2022年诺贝尔物理学奖已于前日公布，今年的诺奖由量子信息领域的三位科学家获得。量子世界并没有那么容易理解，虽然大部分关注诺奖的人可能并不具备量子力学基础，却仍然对量子世界的反常识现象津津乐道。信息能否超光速传递？爱因斯坦的相对论是不是被推翻了？作为物理所的小编，我认为我有义务用通俗的语言向没有量子力学基础的读者解释它，让大家都能看懂今年的诺奖，所以就有了这篇文章。
我们知道牛顿力学，也知道牛顿力学是有局限的：它无法解释微观粒子的运动，所以我们需要量子力学。量子力学里最著名的思想实验大概应该是薛定谔的猫，其中最核心的观点是：猫可以处于既活又死的叠加状态，我们只能用概率描述它，比如90%活10%死，或者50%活50%死。这显然严重违背常理：一只猫要么是活的，要么是死的，怎么可能是90%活10%死呢？爱因斯坦就不认可叠加态的存在。
他认为这个世界应该具有定域性，而叠加态会导致超距作用。那么，什么是定域性呢？比如有个苹果刚刚从桌上掉到了地上，那么我们认为它运动的原因是它周围物体和它之间的相互作用：比如受到了地球的引力，或者被熊孩子丢了下去，而不是因为M78星云发生了大爆炸。因为距离太过遥远，我们理所当然地忽略了M78星云对这个苹果的影响。这就是定域性。
牛顿力学和爱因斯坦的相对论都是定域性的，即使是看不见摸不着的磁力，也要通过磁场来传播。相对论告诉我们：任何物体或粒子的速度不能超过真空光速，任何相互作用的传播速度也不能超过光速，因此传播速度超过光速的相互作用，也就是我们上面提到过的超距作用，是不存在的。
爱因斯坦曾经试图推翻量子力学，但失败了。因此，他改为质疑量子力学的完备性，也就是说，爱因斯坦认为量子力学是不完整，有缺陷的。为此，爱因斯坦和波多尔斯基、罗森共同提出了用三人首字母命名的EPR佯谬。既然叫佯谬，那也就是说我们现在知道它并不是谬。我们先来看下它的内容。
1964年，为了验证隐变量和量子力学谁对谁错，贝尔设计了一个理想实验。他成功地将EPR中两个粒子的相关性用关联函数定量地描述了出来。他发现，基于经典理论，也就是在爱因斯坦所强调的定域存在性的理论框架下，这个关联具有一个最大值，这就是大名鼎鼎的贝尔不等式。如果隐变量理论是正确的，那么贝尔不等式就一定成立，但量子力学可以违背这一不等式，因为量子力学所预言的最大关联值比隐变量理论要高。
现在我们知道量子力学是正确的，EPR粒子之间真的存在某种超距的关联，现在我们管它叫量子纠缠。纠缠状态中的粒子无法被单独描述，我们只能描述系统整体的性质。量子纠缠告诉我们，这个世界并不是定域性的。那么，超距作用真的存在吗？相对论因此被推翻了吗？答案是否定的，因为量子纠缠不是相互作用，也不能单独传递信息。
利用量子纠缠，我们可以将任意未知量子态传递至其他位置，而无需观测它。这一过程不传递物质和能量，之后信息通过经典的方式传递，传递后原有的量子态会被破坏，我们叫它量子隐形传态，首次进行量子隐形传态验证实验的科学家正是我们刚提到的安东·塞林格。