【环时深度：从10美元到100美元，#国际油价飙升的受益者是谁# ？】近期，随着乌克兰危机持续加深，全球石油价格不断攀升，美国西得州轻质原油（WTI）期货价格与北海布伦特（Brent）原油期货价格两大标杆表现强势，布伦特原油期货价格24日更是强势突破100美元，创出2014年9月以来的新高。石油作为战略属性的特殊商品，其价格不仅受到市场供需关系的影响，也与地缘政治局势息息相关。上一轮石油价格的大幅度波动还是因为新冠疫情暴发带来的石油供需失衡。那么，在国际油价大幅攀升的背景下，究竟哪些国家是受益者，又有哪些国家因此而受损呢？笔者认为，欧佩克+内的石油生产国是油价上涨的主要受益国，欧盟、中国等主要原油消费国则会受到高油价的负面影响，对于美国则需要辩证地看待高油价的影响。
从10美元到100美元，油价大起大落
近期，俄罗斯与乌克兰之间的冲突引起全世界的广泛关注。2月21日，俄罗斯总统普京签署总统令，承认乌克兰境内的“顿涅茨克”和“卢甘斯克”独立。24日，普京宣布在顿巴斯地区进行特别军事行动。俄罗斯在全球石油生产中占据重要地位，2021年俄罗斯石油产量约占到全球石油产量的11.7%，而乌克兰又是俄罗斯向欧洲输送能源的重要通道，因此这一冲突推动了油价新一轮上涨。布伦特原油价格从2020年12月的约70美元上涨至2022年2月的约100美元，上涨幅度达42%。
最近两年，油价经历了大起大落。2020年初新冠肺炎疫情在全球范围内蔓延使得世界各国不得不采取严格的防控措施。疫情防控下居民出行需求大幅度下降，企业也被迫停工停产，交通运输和工业生产活动的受限造成全球石油需求的暴跌。加之疫情影响放大了库存危机，存储成本飙升以及期货交割合约临近继续施加压力，因此，国际油价也随之呈现断崖式下跌，美国WTI原油价格一度跌至10美元以下，纽约期货商品交易所WTI5月原油期货结算价格更是历史唯一的每桶-37.63美元的负值。石油需求疲软背景下整体石油市场呈现的是“供过于求”的特征。
随着疫情防控形势的好转，全球经济也在逐渐复苏，各国开始放松防疫措施，推动工业复工复产和交通运输复苏，增加了全球原油市场的需求。石油价格也触底反弹，开始连续上涨，布伦特原油价格从2020年11月的约40美元上涨至2021年7月的约78美元，上涨幅度达95%。
此时，全球石油市场呈现的是“供不应求”的特征，具体可以归结于以下两个原因。第一，后疫情时代需求反弹速度远超供给水平提升速度。新冠疫情得到有效控制后，各国政府均出台一系列措施拉动消费，加速经济复苏，导致原油需求增长迅速。但是，石油供给由于涉及勘探、开采、运输、炼化等整体产业链的协调合作，供给能力恢复速度较慢。此外，新冠疫情对于全球石油供应链也存在着破坏，港口物流不畅导致大量原油堆积，难以快速恢复的原油运输能力也进一步制约了原油供给的提升。
第二，低碳能源转型及低油价背景下对石油行业投资大幅缩减。为了有效应对气候变化，世界各国积极推动能源低碳转型，国际上大型油气公司也纷纷响应，逐步停止或减少新的化石能源投资。碳排放约束下市场将资金聚焦于绿色投资，并大幅缩减针对石油行业的投资。各国老牌石油天然气公司开始入局新能源，更多投资者着眼于收益率更有吸引力的新能源产业。
至此，低利润回报导致石油投资也出现停滞，石油行业的基础设施建设不足，供应链错乱等原因，使得供给能力无法在短期内快速恢复。
“油价的悲喜”并不相通
石油是全球最大的能源供应来源（目前约占全球能源总需求的33%），具有战略属性，易受地缘政治冲突的短期影响，历史上局部地区冲突总是推动油价上涨，特别是涉及比较重要的产油国，这次也不会例外。
俄乌冲突造成的地缘政治风险短期内会使市场对石油的生产和供给产生担忧，而市场总是放大担忧，进而导致价格快速上涨。更不用说，俄罗斯是欧佩克+的重要参与国，也是仅次于美国的全球第二大产油国，2021年俄罗斯的平均原油产量为1050万桶/天，使得俄乌冲突对于全球石油供应的影响更加明显。美国能源信息署（EIA）数据表明，预计2022年四个季度欧佩克剩余产能分别为422万桶/天，408万桶/天，375万桶/天和374万桶/天，远低于俄罗斯的平均原油产量，闲置产能的下降也影响了欧佩克稳定原油市场的能力。如果俄乌冲突进一步恶化，西方国家针对俄罗斯出台更为严厉的全面制裁措施，特别是如果涉及结算系统，将极大地影响俄罗斯的石油外输和出口，可能造成全球原油供应紧缺，因此当前高企的油价还会存在进一步上升的风险。
可以预见，油价上涨将有利于沙特等欧佩克+产油国。以欧佩克+为代表的国际主要石油生产国都希望油价持续保持高位，这应该是欧佩克+坚持石油供应缓慢增长的立场表现。沙特等欧佩克+国家的经济十分依赖石油出口收入，近年来饱受石油价格低迷的影响。如果俄罗斯受制裁而导致石油出口减少，国际油价将较长期维持在高位，不仅会提升产油国的财政和经济活力，还会扩大其在全球原油市场的份额，增强其对于全球原油市场的影响力。
俄罗斯作为主要产油国，理论上也是国际油价暴涨的受益者，但这需要建立在美国和欧盟未对俄罗斯进行出口管制的前提下。目前，美国和欧盟对俄罗斯仅实施金融制裁，而并未实施直接针对石油出口的制裁措施。俄乌冲突促使俄罗斯有足够动力为其能源产品进一步寻求潜在买家。
其次，油价上涨不利于欧盟、日本、中国等原油消费国。欧盟作为应对气候变化的积极倡导者，近年来采取激进减退煤电和核电的方式，关停火电厂与核电站，并出台法规抑制对化石能源的投资。激进的能源低碳转型使得欧洲能源体系目前严重依赖油气（59%），而本土油气产量的衰减造成对外依存度很高。欧洲在快速抛弃化石能源（包括核电）的过程中逐渐丧失能源主导权，整体能源系统韧性不足。石油价格的上涨会增加企业生产成本和居民生活成本，使得欧洲目前已经飞涨的能源价格和物价指数雪上加霜，并可能引发更加严重的能源危机。
对于中国而言，2021年石油对外依存度为72%，自身的高油气对外依存度使得中国会受到国际市场高油价的负面影响。然而，由于石油消费仅占能源消费的20%以下，石油价格上涨对通胀的压力相对比较小。
最后，油价上涨对于美国的影响则需要辩证看待。美国在页岩油气革命后便实现了能源独立，并成为全球主要石油出口国。近年来，随着美国页岩油产量的不断上升，其原油自给率也得到显著提升。然而，疫情期间的油价下跌对美国庞大的页岩油气行业造成了巨大冲击，长时间的低油价导致大量油气厂商破产。目前的高油气价格已经可以为美国的油气厂商提供丰厚利润，带动整体页岩油气行业强势回归，而一旦俄罗斯油气出口出现问题，美国在全球能源体系中的战略地位和话语权不言而喻。
但是，目前高油价对于美国的影响也有不利之处。较高的汽车普及率以及暴涨的油价，已经严重影响到美国普通民众的生活和幸福感。而且，由于美国油气在能源消费中占比达71%，原油（天然气）价格上涨会极大地影响消费价格指数，直接拉高通货膨胀水平。目前，美国正在面临着严重的通货膨胀，美国劳工部的最新数据显示，今年1月份美国通胀率达到7.5%，创下40年来的新高。如何快速妥善地稳定国内石油价格，并以此为抓手来缓解通货膨胀问题，便成为拜登政府的当务之急，美国近期也提出释放战略石油储备。此外，油价的上涨还可能进一步压缩美国本已捉襟见肘的货币政策调整空间。
围绕油价的博弈可能还会加剧
当前的原油价格已经处于2014年以来的高位，进一步上涨会推高已经饱受担忧的全球通货膨胀水平，这应该是各方都不希望看到的局面。无论是美国、日本、欧洲还是中国都希望将油价维持在一个较低水平。但是，产油国在经济上高度依赖石油出口，希望油价持续维持在高位。石油生产国与消费国、石油出口国与进口国间的博弈可能还会加剧。
未来全球石油价格的走势值得关注。长期来看石油价格取决于市场供需，因此，未来油价走势需要从供给与需求侧进行分析。从需求侧看，经合组织预测2022年全球经济将增长4.5%，因而地区的经济增长会拉动原油市场的需求增长。从供给侧看，美国能源信息署（EIA）认为，欧佩克成员国没有达到石油计划供应量是石油市场供应紧张的一个重要因素。欧佩克主席16日也表示，在多年油气投资不足的情况下，该组织难以单靠自身力量应对石油需求，全球原油库存紧张的局面可能还会持续一段时间。
另一方面，伊朗正在积极谋求解除石油制裁。据伊朗塔斯尼姆通讯社报道，伊朗在最新预算草案中，将2022年3月至2023年3月的石油出口收入预测提高27%，表明美伊双方或许可以达成协议，让更多的伊朗原油进入国际市场，由于伊朗是重要产油国，其重返全球原油市场将一定程度上增加全球石油供给。因此，长期而言供应侧还是有许多有利因素，一是石油供需错配问题将逐步得到解决；二是市场对于地缘政治下油气供应的担忧情绪得到缓解；三是美国页岩油产量在高油价支持下进一步提升；四是伊朗原油进入国际市场。这样石油供需会反转，油价可能从高位重回一个比较合适的水平。
近期国际油价的大幅度波动也给中国能源转型和能源安全带来诸多启示。一方面，中国目前整体石油战略储备相对较低。作为全球最大的石油进口国，中国的低碳清洁发展需要兼顾能源安全。在电动汽车和清洁能源份额还不足以实质性替代石油的背景下，中国应着力推动油气增储上产，加强国内油气资源的勘探开发，同时基于煤制油等煤炭清洁高效利用方式降低油气等战略性能源依存度，增强国内能源生产保障能力，加强对外部能源供应风险的抵御能力。
另一方面，中国仍需努力拓展石油进口渠道，并继续提升自身在国际原油贸易中的影响力。保证进口多元化，是中国应对全球宗教、政治、文化冲突日益严重的局面下油价大幅波动的有效措施。同时，为了提升中国能源安全水平，抵御国际油价频繁波动带来的巨大风险，仍需持续推动人民币离岸市场建设、深化上海原油期货市场建设等一系列措施。（来源：环球时报 作者林伯强 是嘉庚创新实验室研究员，厦门大学中国能源政策研究院院长）
从10美元到100美元，油价大起大落
近期，俄罗斯与乌克兰之间的冲突引起全世界的广泛关注。2月21日，俄罗斯总统普京签署总统令，承认乌克兰境内的“顿涅茨克”和“卢甘斯克”独立。24日，普京宣布在顿巴斯地区进行特别军事行动。俄罗斯在全球石油生产中占据重要地位，2021年俄罗斯石油产量约占到全球石油产量的11.7%，而乌克兰又是俄罗斯向欧洲输送能源的重要通道，因此这一冲突推动了油价新一轮上涨。布伦特原油价格从2020年12月的约70美元上涨至2022年2月的约100美元，上涨幅度达42%。
最近两年，油价经历了大起大落。2020年初新冠肺炎疫情在全球范围内蔓延使得世界各国不得不采取严格的防控措施。疫情防控下居民出行需求大幅度下降，企业也被迫停工停产，交通运输和工业生产活动的受限造成全球石油需求的暴跌。加之疫情影响放大了库存危机，存储成本飙升以及期货交割合约临近继续施加压力，因此，国际油价也随之呈现断崖式下跌，美国WTI原油价格一度跌至10美元以下，纽约期货商品交易所WTI5月原油期货结算价格更是历史唯一的每桶-37.63美元的负值。石油需求疲软背景下整体石油市场呈现的是“供过于求”的特征。
随着疫情防控形势的好转，全球经济也在逐渐复苏，各国开始放松防疫措施，推动工业复工复产和交通运输复苏，增加了全球原油市场的需求。石油价格也触底反弹，开始连续上涨，布伦特原油价格从2020年11月的约40美元上涨至2021年7月的约78美元，上涨幅度达95%。
此时，全球石油市场呈现的是“供不应求”的特征，具体可以归结于以下两个原因。第一，后疫情时代需求反弹速度远超供给水平提升速度。新冠疫情得到有效控制后，各国政府均出台一系列措施拉动消费，加速经济复苏，导致原油需求增长迅速。但是，石油供给由于涉及勘探、开采、运输、炼化等整体产业链的协调合作，供给能力恢复速度较慢。此外，新冠疫情对于全球石油供应链也存在着破坏，港口物流不畅导致大量原油堆积，难以快速恢复的原油运输能力也进一步制约了原油供给的提升。
第二，低碳能源转型及低油价背景下对石油行业投资大幅缩减。为了有效应对气候变化，世界各国积极推动能源低碳转型，国际上大型油气公司也纷纷响应，逐步停止或减少新的化石能源投资。碳排放约束下市场将资金聚焦于绿色投资，并大幅缩减针对石油行业的投资。各国老牌石油天然气公司开始入局新能源，更多投资者着眼于收益率更有吸引力的新能源产业。
至此，低利润回报导致石油投资也出现停滞，石油行业的基础设施建设不足，供应链错乱等原因，使得供给能力无法在短期内快速恢复。
“油价的悲喜”并不相通
石油是全球最大的能源供应来源（目前约占全球能源总需求的33%），具有战略属性，易受地缘政治冲突的短期影响，历史上局部地区冲突总是推动油价上涨，特别是涉及比较重要的产油国，这次也不会例外。
俄乌冲突造成的地缘政治风险短期内会使市场对石油的生产和供给产生担忧，而市场总是放大担忧，进而导致价格快速上涨。更不用说，俄罗斯是欧佩克+的重要参与国，也是仅次于美国的全球第二大产油国，2021年俄罗斯的平均原油产量为1050万桶/天，使得俄乌冲突对于全球石油供应的影响更加明显。美国能源信息署（EIA）数据表明，预计2022年四个季度欧佩克剩余产能分别为422万桶/天，408万桶/天，375万桶/天和374万桶/天，远低于俄罗斯的平均原油产量，闲置产能的下降也影响了欧佩克稳定原油市场的能力。如果俄乌冲突进一步恶化，西方国家针对俄罗斯出台更为严厉的全面制裁措施，特别是如果涉及结算系统，将极大地影响俄罗斯的石油外输和出口，可能造成全球原油供应紧缺，因此当前高企的油价还会存在进一步上升的风险。
可以预见，油价上涨将有利于沙特等欧佩克+产油国。以欧佩克+为代表的国际主要石油生产国都希望油价持续保持高位，这应该是欧佩克+坚持石油供应缓慢增长的立场表现。沙特等欧佩克+国家的经济十分依赖石油出口收入，近年来饱受石油价格低迷的影响。如果俄罗斯受制裁而导致石油出口减少，国际油价将较长期维持在高位，不仅会提升产油国的财政和经济活力，还会扩大其在全球原油市场的份额，增强其对于全球原油市场的影响力。
俄罗斯作为主要产油国，理论上也是国际油价暴涨的受益者，但这需要建立在美国和欧盟未对俄罗斯进行出口管制的前提下。目前，美国和欧盟对俄罗斯仅实施金融制裁，而并未实施直接针对石油出口的制裁措施。俄乌冲突促使俄罗斯有足够动力为其能源产品进一步寻求潜在买家。
其次，油价上涨不利于欧盟、日本、中国等原油消费国。欧盟作为应对气候变化的积极倡导者，近年来采取激进减退煤电和核电的方式，关停火电厂与核电站，并出台法规抑制对化石能源的投资。激进的能源低碳转型使得欧洲能源体系目前严重依赖油气（59%），而本土油气产量的衰减造成对外依存度很高。欧洲在快速抛弃化石能源（包括核电）的过程中逐渐丧失能源主导权，整体能源系统韧性不足。石油价格的上涨会增加企业生产成本和居民生活成本，使得欧洲目前已经飞涨的能源价格和物价指数雪上加霜，并可能引发更加严重的能源危机。
对于中国而言，2021年石油对外依存度为72%，自身的高油气对外依存度使得中国会受到国际市场高油价的负面影响。然而，由于石油消费仅占能源消费的20%以下，石油价格上涨对通胀的压力相对比较小。
最后，油价上涨对于美国的影响则需要辩证看待。美国在页岩油气革命后便实现了能源独立，并成为全球主要石油出口国。近年来，随着美国页岩油产量的不断上升，其原油自给率也得到显著提升。然而，疫情期间的油价下跌对美国庞大的页岩油气行业造成了巨大冲击，长时间的低油价导致大量油气厂商破产。目前的高油气价格已经可以为美国的油气厂商提供丰厚利润，带动整体页岩油气行业强势回归，而一旦俄罗斯油气出口出现问题，美国在全球能源体系中的战略地位和话语权不言而喻。
但是，目前高油价对于美国的影响也有不利之处。较高的汽车普及率以及暴涨的油价，已经严重影响到美国普通民众的生活和幸福感。而且，由于美国油气在能源消费中占比达71%，原油（天然气）价格上涨会极大地影响消费价格指数，直接拉高通货膨胀水平。目前，美国正在面临着严重的通货膨胀，美国劳工部的最新数据显示，今年1月份美国通胀率达到7.5%，创下40年来的新高。如何快速妥善地稳定国内石油价格，并以此为抓手来缓解通货膨胀问题，便成为拜登政府的当务之急，美国近期也提出释放战略石油储备。此外，油价的上涨还可能进一步压缩美国本已捉襟见肘的货币政策调整空间。
围绕油价的博弈可能还会加剧
当前的原油价格已经处于2014年以来的高位，进一步上涨会推高已经饱受担忧的全球通货膨胀水平，这应该是各方都不希望看到的局面。无论是美国、日本、欧洲还是中国都希望将油价维持在一个较低水平。但是，产油国在经济上高度依赖石油出口，希望油价持续维持在高位。石油生产国与消费国、石油出口国与进口国间的博弈可能还会加剧。
未来全球石油价格的走势值得关注。长期来看石油价格取决于市场供需，因此，未来油价走势需要从供给与需求侧进行分析。从需求侧看，经合组织预测2022年全球经济将增长4.5%，因而地区的经济增长会拉动原油市场的需求增长。从供给侧看，美国能源信息署（EIA）认为，欧佩克成员国没有达到石油计划供应量是石油市场供应紧张的一个重要因素。欧佩克主席16日也表示，在多年油气投资不足的情况下，该组织难以单靠自身力量应对石油需求，全球原油库存紧张的局面可能还会持续一段时间。
另一方面，伊朗正在积极谋求解除石油制裁。据伊朗塔斯尼姆通讯社报道，伊朗在最新预算草案中，将2022年3月至2023年3月的石油出口收入预测提高27%，表明美伊双方或许可以达成协议，让更多的伊朗原油进入国际市场，由于伊朗是重要产油国，其重返全球原油市场将一定程度上增加全球石油供给。因此，长期而言供应侧还是有许多有利因素，一是石油供需错配问题将逐步得到解决；二是市场对于地缘政治下油气供应的担忧情绪得到缓解；三是美国页岩油产量在高油价支持下进一步提升；四是伊朗原油进入国际市场。这样石油供需会反转，油价可能从高位重回一个比较合适的水平。
近期国际油价的大幅度波动也给中国能源转型和能源安全带来诸多启示。一方面，中国目前整体石油战略储备相对较低。作为全球最大的石油进口国，中国的低碳清洁发展需要兼顾能源安全。在电动汽车和清洁能源份额还不足以实质性替代石油的背景下，中国应着力推动油气增储上产，加强国内油气资源的勘探开发，同时基于煤制油等煤炭清洁高效利用方式降低油气等战略性能源依存度，增强国内能源生产保障能力，加强对外部能源供应风险的抵御能力。
另一方面，中国仍需努力拓展石油进口渠道，并继续提升自身在国际原油贸易中的影响力。保证进口多元化，是中国应对全球宗教、政治、文化冲突日益严重的局面下油价大幅波动的有效措施。同时，为了提升中国能源安全水平，抵御国际油价频繁波动带来的巨大风险，仍需持续推动人民币离岸市场建设、深化上海原油期货市场建设等一系列措施。（来源：环球时报 作者林伯强 是嘉庚创新实验室研究员，厦门大学中国能源政策研究院院长）
#火星可以看做死亡了的地球吗#
从行星演化的角度来看，火星实际上是早夭的地球。
一、形成
无论是火星还是地球，它们形成的原因和过程都是很相似的：大约50亿年前左右，太阳系中只有一团炽热的星云物质（也有理论说是冷的星云物质，我们不考虑这些争议，只讨论大致的行星演化过程），这团物质中的绝大部分物质（比如氢元素）都来自一团星际云，另外一些重元素则来自于上一代恒星爆炸后抛飞出来，它们构成了原始的太阳星云。在星云形成之后，它开始绕着中心旋转，其中99%的物质都汇聚在中央并点燃核聚变（因为中央处温度和压力极大）形成了太阳，剩下的1%的物质围绕着太阳运动，这些物质就是整个太阳系内所有大小行星的起源。
在这些物质围绕太阳运动的过程中，会冷却凝聚行星小的固体物质，一般被称为星子。太阳释放的光和热对星子造成了分选：离太阳近，温度高，离太阳远温度低，所以在离太阳近的地方保存的都是耐高温的含铁量高的星子，远一点的地方则是不那么耐高温的石质星子，再远一点就是那些完全不耐热的水、冰、气态星子。
太阳系形成时，由于太阳热量对星子造成的分选，随后，星云物质们开始冷却形成液态小颗粒，液态小颗粒又继续冷却形成固态小颗粒，固态小颗粒继续碰撞，就好像贪食蛇那样，大的吃小的，越长越大，变成无数颗小行星。小行星们继续碰撞，于是就变成了八大行星。也正是这样，我们的太阳系的八大行星基本上都是沿着相同的轨道面围绕太阳运动，而且离太阳近的地方是水、金、地、火四颗岩石行星，离太阳远的地方是木、土、天、海四颗气态行星，而且它们的密度大体上是逐渐降低的。
所以，实际上从这个角度来看，火星和地球的形成过程是没有什么差别的。但是它们的命运实际上是由出生地决定的：地球靠太阳更近，因而含铁物质更多，岩质物质也更多，火星因为远离太阳，铁质物质少，岩质物质也少，同时又因为邻近木星，木星的大引力可能阻挡了火星吸收更多岩质物质，因而火星要比地球小很多。
二、演变
岩质行星在形成最初，如果体积大到一定程度以后，最开始基本上都是岩浆球的状态。这有多个方面的原因：
一方面是因为岩质行星形成于无数小行星的撞击，撞击的动能转化为热能，让岩质行星表面熔融，变成岩浆；
一方面是因为在岩质行星表面熔融后，液态岩浆因为受到重力的作用，重的元素下沉，轻的元素上升，重元素下沉时候重力势能也会转化为热能；
另一方面是小行星都含有微量放射性元素，放射性元素的衰变会释放热量，这些热量无法让单个的小行星熔融，但是当它们都汇聚在一颗较大的行星上之后，会在这颗行星内部源源不断地释放热量，维持行星的内部的高温；
所以，在形成之初，地球、火星（甚至金星和水星也一样），都是一个岩浆球（或者至少半熔融状态）。
太阳系诞生之初，四颗岩石行星可能都是这种岩浆球状态，但是由于宇宙背景温度是-270℃左右，所以按照我们的常识（其实是热力学第二定律），炽热的岩浆球马上就会降温。而又按照常识，这个岩浆球的表面就会首先降温，越往深处降温越慢。随着这种降温，于是岩浆球就自然形成了圈层结构：地壳、地幔、地核（火壳、火幔、火核？）
（补充：地球上的降温，是热传递和热对流，比如一杯热水通过空气传递热量，但是宇宙空间内的降温主要是热辐射式的降温，因为宇宙空间内是真空状态，气体极为稀少，因此主要以辐射电磁波的形式向外传递热量，但是这种降温方式效率比较低，所以地球才能在数十亿年后地核内依然保持火热）
当形成圈层结构之后，由于星球自转速率与内核自转速率的不一致，这种自转速率之差就导致内核就像是一个发电机的转子一样，而地幔（火幔）则就类似于转子外层的线圈一样，这就形成了一个巨大的行星发电机。电生磁，这个我们在初高中物理就学得到，我们甚至能利用右手螺旋定则来大致判定磁场方向——就这样，在地球和火星外部就形成了一个巨大的行星磁场，这个磁场能够起到偏转太阳带电离子的作用，就好像是一个大大的护盾，护住了初生的地球和火星。
行星磁场能保护行星表面生物不被太阳风破坏，让我们的视线回到星球表面。在形成了圈层结构之后，行星表层的温度已经降到足够低，这时候大规模的降雨将雨水汇聚在地表，形成了最早的海洋——桥豆麻袋！雨水怎么就突然出现了？？？？
这些雨水的来源很简单：岩浆！
在现在的火星和木星之间，有一个小行星带，这里的小行星都是从太阳系形成开始就一直存在的老物件了，它们的年龄可能跟地球、火星的年龄一般大，但可能由于木星引力的干扰，导致这些小行星一直没能形成一个大的行星，于是它们留到了现在，地球上绝大部分掉落的陨石就来自于小行星带，它们是我们研究太阳系往事的窗口。早就有地质学家们对掉落的陨石的化学成分进行了分析，在分析后发现，这些陨石中或多或少都含有一些水分，少的1%，多的10%以上，这些说明水在整个太阳系是广泛存在的，它们以化合物、结晶水等形式存在于小行星中。
那么问题来了，当这些小行星碰撞到一起形成了大的行星后，水去了哪里呢？它们都去了岩浆里。一旦岩浆球开始冷却，岩浆中的水分将会以水蒸气的形式存在于空气中，等到行星表面降温后，水蒸气凝结，水分下降，于是就形成了原始的海洋。此外，在行星的岩石外壳形成之后，也会有大规模的火山喷发，这些火山喷发也会源源不断将岩浆中的水分带到地表。
另外，随着岩浆喷发，一起被喷出来的还有诸如二氧化碳、二氧化硫、硫化氢、一氧化碳等多种气体，这些气体与水蒸气一起构成了原始行星的大气。所以在这一阶段，地球和火星其实也都没什么差别。
火山喷发出来的气体就是早期大气的来源，随后，到了大约42~37亿年前，整个太阳系中发生了一次大规模的小行星碰撞事件，几乎所有的岩质行星都被许多小行星撞击，在行星表面撞出了许多陨石坑，这就是我们现在在月球、火星、金星、水星等星球上都能看到密密麻麻的陨石坑的原因。在地球上其实也有，只不过地球还是“活”着的，数十亿年来的风雨的冲刷，让这些陨石坑已经不见踪迹了。
在水星、金星和月球上都还能看到来自数十亿年前小行星撞击的痕迹，在这一期间火星与地球的发展其实是很类似的，在地表形成了大量的河谷、河网、峡谷、湖泊，这些流水地貌与地球上的水流地貌非常相似，有科学家就曾经专门通过对比火星和地球流水地貌的规模和特征，从而推断火星上这些河流中的水源、水流量等等信息，有人甚至推测，曾经火星上某些河流的水流量可能是地球上亚马逊河水流量的10倍。在这些水流的作用下，火星表面不少地方还发育了非常多的沉积岩，这一点也与地表类似。我们近年来发射到火星上的探测器也都观察到了这些特征。
有水的火星可能长这个样子，火星上的河口三角洲，此外，如果考虑到地球上38~35亿年前左右就已经演化出现了原始的生命，因此我们甚至可以推测，很可能在火星上也有可能已经有原始的藻类生命演化了出来。
但是好景不长，火星很快就夭折了。
三、早夭的火星
正如前文所说，地球和火星的命运，其实是由它们出生位置决定的（真·投胎决定论！）。
由于出生位置的不利，导致了火星个头小，因而其引力也比较小，无法保持住其本身的大气，所以火星表面的气体实际上是持续不断地向外逸散到宇宙中。就好像是一个漏气的气球，要是火星内部岩浆还能持续向外排水排气，那么还能维持下去，但是可惜的是火星的内核也很快就凉凉了。
这也可能是由于火星个头小的原因，导致火星热量散失比地球快很多，也可能是由于火星形成时候构成火星的金属物质比较少，这导致了放射性元素比地球少，因此内部产热量也比地球少很多，所以火星快速冷却了下来。可能从37亿年前开始，火星内核就已经开始降温，到了35亿年左右，火星内核的大部分已经凝固，到了30亿年前左右，火星内核绝大部分都凉透，只剩下局部岩浆还处于冷却中了。火星上火山活动和地表水的分布时限一一对应 。
凉下来的内核再也无法通过旋转产生星球级别的磁场，也无法通过火山喷发为火星地表带来水蒸气，于是火星上的水分和气体持续性减少，缺乏了磁场保护的火星也变得环境恶劣起来，处于演化早期的生命们要么寻找地下深处有水的地方潜伏，要么干脆就灭绝了。
到了这时候，火星上的所有演化历程就一下子停滞了下来：
没有了水，意味着改造火星表面最大的动力已经消失了，火星的地貌也就停留在了被小行星轰炸的样子。
稀疏而干燥的大气，让火星表面的风都吹的有气无力，即使是经过30多亿年的改造，也只是在局部地区改造出了少量风蚀地貌，这与中国新疆的雅丹地貌成因一模一样，都是由风吹沙粒，不断刮削岩层所形成。
火星地表的雅丹地貌，没有水、大气和磁场的保护，火星上的生命也没有机会演化成多样化的动植物来，而地球上的动植物也是改造地表地貌的一大动力。
早夭的火星上，因为演化的停滞，几乎保留了它35亿年前的样貌，成为一个我们研究太阳系早期行星演化的良好样本。
而也正是因为火星上有过水和大气，也让火星变成了我们寻找外星生命的一个良好场所——我对于寻找到火星生命或者是生命证据非常看好。这实际上对于研究生命起源和演化也非常有意义，一方面能够证明我们如今的生命从无机物通过化学方式演化出来的理论，一方面也能证明在宇宙中可能生命是非常普遍的。
另外，正如我前文所说，水都来自于岩浆，所以我对于火星上存在水这件事情毫无质疑，火星南极的水和NASA凤凰号探测器在土壤中发现的水冰都说明了这一点。
四、“活“地球
相比于火星，地球真的运气很好，合适的离太阳距离，合适的大小，使得地球降温慢，气体也不容易逸散。
降温慢的结果就是让地球处于不断的活动中。地核处不断加热地幔，让地幔因为受热不均匀而产生热对流，就很像我们吃火锅的时候，直接被火焰加热的火锅汤不断翻滚的场面，地表的板块就好像火锅上面的白菜帮子，被翻涌的火锅汤带动着不断移动，也因此而碰撞，这就是地表板块运动的原理。地球上的板块运动，塑造了地表高耸的山脉与高原——这种在岩浆推动下的运动，地质学上将其称为内动力地质作用。
内动力地质作用的动力来自于内部岩浆的热对流，而在地表，由于太阳的加热，地表受热不均，于是形成了风霜雨雪，尤其是其中的风和雨水，不断冲刷着地表，将那些高耸的山脉不断风化剥蚀，并带走碎裂的岩石碎屑，将这些岩石碎屑带到海洋、平原、盆地这些低洼的地方——这种来自于太阳动力的地质作用，我们称之为外动力地质作用。
外动力地质作用的能量来自于阳光，另外，在地球磁场、浓密的大气保护下，地球上演化出来的生命得以有一段长达38亿年的演化历程，演化出如今地球上各种各样的生命类型来。这些生命在地表扎根、钻洞，或者是建造各式建筑，将地表改造的生机勃勃。
来自内、外动力地质作用和生物的改造，让整个地球的地表地貌不断变化，几乎每一百万年都会更新一个新的面貌，让地球看起来如同活着的一般。
以上，就是火星和地球这两兄弟的故事了。
从行星演化的角度来看，火星实际上是早夭的地球。
一、形成
无论是火星还是地球，它们形成的原因和过程都是很相似的：大约50亿年前左右，太阳系中只有一团炽热的星云物质（也有理论说是冷的星云物质，我们不考虑这些争议，只讨论大致的行星演化过程），这团物质中的绝大部分物质（比如氢元素）都来自一团星际云，另外一些重元素则来自于上一代恒星爆炸后抛飞出来，它们构成了原始的太阳星云。在星云形成之后，它开始绕着中心旋转，其中99%的物质都汇聚在中央并点燃核聚变（因为中央处温度和压力极大）形成了太阳，剩下的1%的物质围绕着太阳运动，这些物质就是整个太阳系内所有大小行星的起源。
在这些物质围绕太阳运动的过程中，会冷却凝聚行星小的固体物质，一般被称为星子。太阳释放的光和热对星子造成了分选：离太阳近，温度高，离太阳远温度低，所以在离太阳近的地方保存的都是耐高温的含铁量高的星子，远一点的地方则是不那么耐高温的石质星子，再远一点就是那些完全不耐热的水、冰、气态星子。
太阳系形成时，由于太阳热量对星子造成的分选，随后，星云物质们开始冷却形成液态小颗粒，液态小颗粒又继续冷却形成固态小颗粒，固态小颗粒继续碰撞，就好像贪食蛇那样，大的吃小的，越长越大，变成无数颗小行星。小行星们继续碰撞，于是就变成了八大行星。也正是这样，我们的太阳系的八大行星基本上都是沿着相同的轨道面围绕太阳运动，而且离太阳近的地方是水、金、地、火四颗岩石行星，离太阳远的地方是木、土、天、海四颗气态行星，而且它们的密度大体上是逐渐降低的。
所以，实际上从这个角度来看，火星和地球的形成过程是没有什么差别的。但是它们的命运实际上是由出生地决定的：地球靠太阳更近，因而含铁物质更多，岩质物质也更多，火星因为远离太阳，铁质物质少，岩质物质也少，同时又因为邻近木星，木星的大引力可能阻挡了火星吸收更多岩质物质，因而火星要比地球小很多。
二、演变
岩质行星在形成最初，如果体积大到一定程度以后，最开始基本上都是岩浆球的状态。这有多个方面的原因：
一方面是因为岩质行星形成于无数小行星的撞击，撞击的动能转化为热能，让岩质行星表面熔融，变成岩浆；
一方面是因为在岩质行星表面熔融后，液态岩浆因为受到重力的作用，重的元素下沉，轻的元素上升，重元素下沉时候重力势能也会转化为热能；
另一方面是小行星都含有微量放射性元素，放射性元素的衰变会释放热量，这些热量无法让单个的小行星熔融，但是当它们都汇聚在一颗较大的行星上之后，会在这颗行星内部源源不断地释放热量，维持行星的内部的高温；
所以，在形成之初，地球、火星（甚至金星和水星也一样），都是一个岩浆球（或者至少半熔融状态）。
太阳系诞生之初，四颗岩石行星可能都是这种岩浆球状态，但是由于宇宙背景温度是-270℃左右，所以按照我们的常识（其实是热力学第二定律），炽热的岩浆球马上就会降温。而又按照常识，这个岩浆球的表面就会首先降温，越往深处降温越慢。随着这种降温，于是岩浆球就自然形成了圈层结构：地壳、地幔、地核（火壳、火幔、火核？）
（补充：地球上的降温，是热传递和热对流，比如一杯热水通过空气传递热量，但是宇宙空间内的降温主要是热辐射式的降温，因为宇宙空间内是真空状态，气体极为稀少，因此主要以辐射电磁波的形式向外传递热量，但是这种降温方式效率比较低，所以地球才能在数十亿年后地核内依然保持火热）
当形成圈层结构之后，由于星球自转速率与内核自转速率的不一致，这种自转速率之差就导致内核就像是一个发电机的转子一样，而地幔（火幔）则就类似于转子外层的线圈一样，这就形成了一个巨大的行星发电机。电生磁，这个我们在初高中物理就学得到，我们甚至能利用右手螺旋定则来大致判定磁场方向——就这样，在地球和火星外部就形成了一个巨大的行星磁场，这个磁场能够起到偏转太阳带电离子的作用，就好像是一个大大的护盾，护住了初生的地球和火星。
行星磁场能保护行星表面生物不被太阳风破坏，让我们的视线回到星球表面。在形成了圈层结构之后，行星表层的温度已经降到足够低，这时候大规模的降雨将雨水汇聚在地表，形成了最早的海洋——桥豆麻袋！雨水怎么就突然出现了？？？？
这些雨水的来源很简单：岩浆！
在现在的火星和木星之间，有一个小行星带，这里的小行星都是从太阳系形成开始就一直存在的老物件了，它们的年龄可能跟地球、火星的年龄一般大，但可能由于木星引力的干扰，导致这些小行星一直没能形成一个大的行星，于是它们留到了现在，地球上绝大部分掉落的陨石就来自于小行星带，它们是我们研究太阳系往事的窗口。早就有地质学家们对掉落的陨石的化学成分进行了分析，在分析后发现，这些陨石中或多或少都含有一些水分，少的1%，多的10%以上，这些说明水在整个太阳系是广泛存在的，它们以化合物、结晶水等形式存在于小行星中。
那么问题来了，当这些小行星碰撞到一起形成了大的行星后，水去了哪里呢？它们都去了岩浆里。一旦岩浆球开始冷却，岩浆中的水分将会以水蒸气的形式存在于空气中，等到行星表面降温后，水蒸气凝结，水分下降，于是就形成了原始的海洋。此外，在行星的岩石外壳形成之后，也会有大规模的火山喷发，这些火山喷发也会源源不断将岩浆中的水分带到地表。
另外，随着岩浆喷发，一起被喷出来的还有诸如二氧化碳、二氧化硫、硫化氢、一氧化碳等多种气体，这些气体与水蒸气一起构成了原始行星的大气。所以在这一阶段，地球和火星其实也都没什么差别。
火山喷发出来的气体就是早期大气的来源，随后，到了大约42~37亿年前，整个太阳系中发生了一次大规模的小行星碰撞事件，几乎所有的岩质行星都被许多小行星撞击，在行星表面撞出了许多陨石坑，这就是我们现在在月球、火星、金星、水星等星球上都能看到密密麻麻的陨石坑的原因。在地球上其实也有，只不过地球还是“活”着的，数十亿年来的风雨的冲刷，让这些陨石坑已经不见踪迹了。
在水星、金星和月球上都还能看到来自数十亿年前小行星撞击的痕迹，在这一期间火星与地球的发展其实是很类似的，在地表形成了大量的河谷、河网、峡谷、湖泊，这些流水地貌与地球上的水流地貌非常相似，有科学家就曾经专门通过对比火星和地球流水地貌的规模和特征，从而推断火星上这些河流中的水源、水流量等等信息，有人甚至推测，曾经火星上某些河流的水流量可能是地球上亚马逊河水流量的10倍。在这些水流的作用下，火星表面不少地方还发育了非常多的沉积岩，这一点也与地表类似。我们近年来发射到火星上的探测器也都观察到了这些特征。
有水的火星可能长这个样子，火星上的河口三角洲，此外，如果考虑到地球上38~35亿年前左右就已经演化出现了原始的生命，因此我们甚至可以推测，很可能在火星上也有可能已经有原始的藻类生命演化了出来。
但是好景不长，火星很快就夭折了。
三、早夭的火星
正如前文所说，地球和火星的命运，其实是由它们出生位置决定的（真·投胎决定论！）。
由于出生位置的不利，导致了火星个头小，因而其引力也比较小，无法保持住其本身的大气，所以火星表面的气体实际上是持续不断地向外逸散到宇宙中。就好像是一个漏气的气球，要是火星内部岩浆还能持续向外排水排气，那么还能维持下去，但是可惜的是火星的内核也很快就凉凉了。
这也可能是由于火星个头小的原因，导致火星热量散失比地球快很多，也可能是由于火星形成时候构成火星的金属物质比较少，这导致了放射性元素比地球少，因此内部产热量也比地球少很多，所以火星快速冷却了下来。可能从37亿年前开始，火星内核就已经开始降温，到了35亿年左右，火星内核的大部分已经凝固，到了30亿年前左右，火星内核绝大部分都凉透，只剩下局部岩浆还处于冷却中了。火星上火山活动和地表水的分布时限一一对应 。
凉下来的内核再也无法通过旋转产生星球级别的磁场，也无法通过火山喷发为火星地表带来水蒸气，于是火星上的水分和气体持续性减少，缺乏了磁场保护的火星也变得环境恶劣起来，处于演化早期的生命们要么寻找地下深处有水的地方潜伏，要么干脆就灭绝了。
到了这时候，火星上的所有演化历程就一下子停滞了下来：
没有了水，意味着改造火星表面最大的动力已经消失了，火星的地貌也就停留在了被小行星轰炸的样子。
稀疏而干燥的大气，让火星表面的风都吹的有气无力，即使是经过30多亿年的改造，也只是在局部地区改造出了少量风蚀地貌，这与中国新疆的雅丹地貌成因一模一样，都是由风吹沙粒，不断刮削岩层所形成。
火星地表的雅丹地貌，没有水、大气和磁场的保护，火星上的生命也没有机会演化成多样化的动植物来，而地球上的动植物也是改造地表地貌的一大动力。
早夭的火星上，因为演化的停滞，几乎保留了它35亿年前的样貌，成为一个我们研究太阳系早期行星演化的良好样本。
而也正是因为火星上有过水和大气，也让火星变成了我们寻找外星生命的一个良好场所——我对于寻找到火星生命或者是生命证据非常看好。这实际上对于研究生命起源和演化也非常有意义，一方面能够证明我们如今的生命从无机物通过化学方式演化出来的理论，一方面也能证明在宇宙中可能生命是非常普遍的。
另外，正如我前文所说，水都来自于岩浆，所以我对于火星上存在水这件事情毫无质疑，火星南极的水和NASA凤凰号探测器在土壤中发现的水冰都说明了这一点。
四、“活“地球
相比于火星，地球真的运气很好，合适的离太阳距离，合适的大小，使得地球降温慢，气体也不容易逸散。
降温慢的结果就是让地球处于不断的活动中。地核处不断加热地幔，让地幔因为受热不均匀而产生热对流，就很像我们吃火锅的时候，直接被火焰加热的火锅汤不断翻滚的场面，地表的板块就好像火锅上面的白菜帮子，被翻涌的火锅汤带动着不断移动，也因此而碰撞，这就是地表板块运动的原理。地球上的板块运动，塑造了地表高耸的山脉与高原——这种在岩浆推动下的运动，地质学上将其称为内动力地质作用。
内动力地质作用的动力来自于内部岩浆的热对流，而在地表，由于太阳的加热，地表受热不均，于是形成了风霜雨雪，尤其是其中的风和雨水，不断冲刷着地表，将那些高耸的山脉不断风化剥蚀，并带走碎裂的岩石碎屑，将这些岩石碎屑带到海洋、平原、盆地这些低洼的地方——这种来自于太阳动力的地质作用，我们称之为外动力地质作用。
外动力地质作用的能量来自于阳光，另外，在地球磁场、浓密的大气保护下，地球上演化出来的生命得以有一段长达38亿年的演化历程，演化出如今地球上各种各样的生命类型来。这些生命在地表扎根、钻洞，或者是建造各式建筑，将地表改造的生机勃勃。
来自内、外动力地质作用和生物的改造，让整个地球的地表地貌不断变化，几乎每一百万年都会更新一个新的面貌，让地球看起来如同活着的一般。
以上，就是火星和地球这两兄弟的故事了。
#量子纠缠究竟是什么#
什么是“纠缠”？
这是系统各部分之间的相关性。假设您有一本 100 页的书，如果您阅读 10 页，您将了解 10% 的内容。如果你再读 10 页，你会再学到 10%。但在一本高度纠缠的量子书中，如果你一次读一页——甚至是 10 页——你几乎什么也学不到。信息没有写在页面上。它存储在页面之间的相关性中，因此您必须以某种方式一次读取所有页面。
再比如，我们读包含有20个字的一句话，我们需要把整句话读完才能准确明白这句话的意思。显然，这句话的信息不仅仅只是这20个字的信息的简单叠加，更主要的是这20个字之间的关联性。
进入到量子世界，当两个或多个粒子以某种方式连接起来时，无论它们在空间中相距多远，它们的状态都会保持连接。这意味着它们共享一个共同的、统一的量子态。因此，对其中一个粒子的观察可以自动提供有关其他纠缠粒子的信息，而不管它们之间的距离如何。对纠缠态的一个粒子的任何动作都将不可避免地影响纠缠系统中的其他粒子。
谁发现了量子纠缠？
物理学家在 20 世纪初期研究量子力学时，发展了纠缠背后的基本思想。他们发现，为了正确描述亚原子系统，他们必须使用一种叫做量子态的东西。
在量子世界中，没有什么是确定的。例如，你永远不知道原子中电子的确切位置，只知道它可能在哪里。量子态概括了测量粒子特定属性的概率，例如其位置或角动量。因此，电子的量子态描述了可能找到它的所有位置，以及在这些位置找到电子的概率。
量子态的另一个特征是它们可以与其他量子态相关联，这意味着对一种状态的测量会影响另一种状态。在 1935 年的一篇论文中，阿尔伯特·爱因斯坦、鲍里斯·波多尔斯基和内森·罗森研究了相关量子态之间相互作用的强度。他们发现，当两个粒子强相关时，它们会失去各自的量子态，而是共享一个单一的、统一的状态。这种统一状态将被称为量子纠缠。
如果两个粒子纠缠在一起，这意味着它们的量子态密切相关并变得统一，那么无论粒子彼此相距多远，对其中一个粒子的测量都会自动影响另一个粒子。
第一个使用“纠缠”这个词的物理学家是埃尔文·薛定谔，他将纠缠描述为量子力学最本质的东西。
什么是 EPR 佯谬？
正如爱因斯坦、波多尔斯基和罗森发现的那样，纠缠是瞬间出现的：一旦你知道一个量子态，你就会自动知道任何纠缠粒子的量子态。原则上，你可以将两个纠缠的粒子放在星系的两端，并且仍然拥有这种瞬时知识，这似乎违反了光速的极限。
这一结果被称为 EPR 悖论——爱因斯坦将这种效应称为“远距离的幽灵行为”。他用这个悖论作为量子理论不完备的证据。但实验一再证实，无论距离如何，纠缠粒子确实会相互影响，而量子力学至今仍得到验证。
尽管纠缠系统不保持局域性（意味着纠缠系统的一部分可以立即影响遥远的粒子），但它们确实尊重因果关系，这意味着结果总是有原因的。远处粒子处的观察者不知道本地观察者是否扰乱了纠缠系统，反之亦然。他们必须以不超过光速的速度相互交换信息才能确认。
换句话说，光速施加的限制仍然适用于纠缠系统。虽然您可能知道远处粒子的状态，但您无法以比光速更快的速度传达此信息。
如何构建量子纠缠？
有许多方法可以产生纠缠粒子。一种方法是冷却粒子并将它们放置得足够近，以便它们的量子态（代表位置的不确定性）重叠，从而无法将一个粒子与另一个粒子区分开来。
另一种方法是依靠一些亚原子过程，如核衰变，自动产生纠缠粒子。还可以通过分裂单个光子并在此过程中产生一对光子，或通过在光纤电缆中混合光子对来创建纠缠光子对。
量子纠缠有什么用？
也许量子纠缠最广泛使用的应用是在密码学中。在这种情况下，发送者和接收者建立了一个安全的通信链接，其中包括成对的纠缠粒子。发送方和接收方使用纠缠粒子生成只有他们自己知道的私钥，他们可以使用这些私钥对他们的消息进行编码。如果有人拦截信号并尝试读取私钥，纠缠就会中断，因为测量纠缠粒子会改变其状态。这意味着发送方和接收方将知道他们的通信已被破坏。
纠缠的另一个应用是量子计算，其中大量粒子纠缠在一起，从而使它们能够协同工作以解决一些大而复杂的问题。例如，只有 10 个量子位的量子计算机可以表示与 2^10 个传统位相同的内存量。
什么是量子纠缠隐形传态？
与通常使用的“传送”一词相反，量子传送不涉及粒子本身的移动或平移，相反，在量子隐形传态中，关于一种量子态的信息被传输很远的距离并在其他地方复制。最好将量子隐形传态视为传统通信的量子版本。
首先，发送者准备一个粒子来包含他们想要传输的信息（即量子态）。然后，他们将这种量子态与一对纠缠的粒子中的一个结合起来。这会导致另一个纠缠对发生相应的变化，它可以位于任意距离之外。
然后接收器记录该纠缠对的变化。最后，发送方必须通过正常通道（即受光速限制）传输对纠缠对所做的原始更改。这允许接收器在新位置重建量子态。
传递一条微不足道的信息似乎需要做很多工作，但量子隐形传态可以实现完全安全的通信。如果窃听者拦截了信号，他们将打破纠缠，当接收者将传统信号与纠缠对中所做的变化进行比较时，就会发现纠缠。
纠缠在量子计算中的应用
简单的 2 量子位纠缠对 (EPR) 在量子计算中有一些已确定的应用，包括：
超密集编码
简而言之，超密集编码是使用 1 个纠缠量子位传输 2 个经典信息位的过程。超密集编码可以：
允许用户提前发送重建经典消息所需的一半时间，让用户以双倍速度传输，直到预先交付的量子位用完。
通过在高延迟通道上发送一半的信息来支持从低延迟通道传来的信息，从而将高延迟带宽转换为低延迟带宽。
在双向量子信道的一个方向上双倍经典容量（例如，将带宽为 B 的双向量子信道（在两个方向上）转换为带宽为 2B 的单向经典信道）。
量子密码学
密码学的关键是在两方之间提供安全通道。纠缠实现了这一点。如果两个系统纯粹纠缠在一起，则意味着它们彼此相关（即，当一个系统发生变化时，另一个系统也会发生变化）并且没有第三方共享这种相关性。此外，量子密码学受益于不可克隆定理，该定理指出：“不可能创建任意未知量子状态的独立且相同的副本”。因此，理论上不可能复制以量子态编码的数据。
量子隐形传态
量子隐形传态也是两方交换光子、原子、电子、超导电路等量子信息的过程。传送允许 QC 并行工作并使用更少的电力，从而将功耗降低 100 到 1000 倍。
量子隐形传态与量子密码学的区别在于：
量子隐形传态通过经典通道交换“量子”信息
量子密码学通过量子通道交换“经典”信息
目前量子隐形传态面临的挑战是：
传送的信息量
在传送之前，发送方和接收方之间共享的量子信息量。
发送者应该拥有该对的一个量子位，而接收者应该拥有该对的另一个量子位
发送方和接收方量子比特之间的先验相关强度增加了量子通道的容量
作用于量子通道的隐形传态电路噪声
什么是“纠缠”？
这是系统各部分之间的相关性。假设您有一本 100 页的书，如果您阅读 10 页，您将了解 10% 的内容。如果你再读 10 页，你会再学到 10%。但在一本高度纠缠的量子书中，如果你一次读一页——甚至是 10 页——你几乎什么也学不到。信息没有写在页面上。它存储在页面之间的相关性中，因此您必须以某种方式一次读取所有页面。
再比如，我们读包含有20个字的一句话，我们需要把整句话读完才能准确明白这句话的意思。显然，这句话的信息不仅仅只是这20个字的信息的简单叠加，更主要的是这20个字之间的关联性。
进入到量子世界，当两个或多个粒子以某种方式连接起来时，无论它们在空间中相距多远，它们的状态都会保持连接。这意味着它们共享一个共同的、统一的量子态。因此，对其中一个粒子的观察可以自动提供有关其他纠缠粒子的信息，而不管它们之间的距离如何。对纠缠态的一个粒子的任何动作都将不可避免地影响纠缠系统中的其他粒子。
谁发现了量子纠缠？
物理学家在 20 世纪初期研究量子力学时，发展了纠缠背后的基本思想。他们发现，为了正确描述亚原子系统，他们必须使用一种叫做量子态的东西。
在量子世界中，没有什么是确定的。例如，你永远不知道原子中电子的确切位置，只知道它可能在哪里。量子态概括了测量粒子特定属性的概率，例如其位置或角动量。因此，电子的量子态描述了可能找到它的所有位置，以及在这些位置找到电子的概率。
量子态的另一个特征是它们可以与其他量子态相关联，这意味着对一种状态的测量会影响另一种状态。在 1935 年的一篇论文中，阿尔伯特·爱因斯坦、鲍里斯·波多尔斯基和内森·罗森研究了相关量子态之间相互作用的强度。他们发现，当两个粒子强相关时，它们会失去各自的量子态，而是共享一个单一的、统一的状态。这种统一状态将被称为量子纠缠。
如果两个粒子纠缠在一起，这意味着它们的量子态密切相关并变得统一，那么无论粒子彼此相距多远，对其中一个粒子的测量都会自动影响另一个粒子。
第一个使用“纠缠”这个词的物理学家是埃尔文·薛定谔，他将纠缠描述为量子力学最本质的东西。
什么是 EPR 佯谬？
正如爱因斯坦、波多尔斯基和罗森发现的那样，纠缠是瞬间出现的：一旦你知道一个量子态，你就会自动知道任何纠缠粒子的量子态。原则上，你可以将两个纠缠的粒子放在星系的两端，并且仍然拥有这种瞬时知识，这似乎违反了光速的极限。
这一结果被称为 EPR 悖论——爱因斯坦将这种效应称为“远距离的幽灵行为”。他用这个悖论作为量子理论不完备的证据。但实验一再证实，无论距离如何，纠缠粒子确实会相互影响，而量子力学至今仍得到验证。
尽管纠缠系统不保持局域性（意味着纠缠系统的一部分可以立即影响遥远的粒子），但它们确实尊重因果关系，这意味着结果总是有原因的。远处粒子处的观察者不知道本地观察者是否扰乱了纠缠系统，反之亦然。他们必须以不超过光速的速度相互交换信息才能确认。
换句话说，光速施加的限制仍然适用于纠缠系统。虽然您可能知道远处粒子的状态，但您无法以比光速更快的速度传达此信息。
如何构建量子纠缠？
有许多方法可以产生纠缠粒子。一种方法是冷却粒子并将它们放置得足够近，以便它们的量子态（代表位置的不确定性）重叠，从而无法将一个粒子与另一个粒子区分开来。
另一种方法是依靠一些亚原子过程，如核衰变，自动产生纠缠粒子。还可以通过分裂单个光子并在此过程中产生一对光子，或通过在光纤电缆中混合光子对来创建纠缠光子对。
量子纠缠有什么用？
也许量子纠缠最广泛使用的应用是在密码学中。在这种情况下，发送者和接收者建立了一个安全的通信链接，其中包括成对的纠缠粒子。发送方和接收方使用纠缠粒子生成只有他们自己知道的私钥，他们可以使用这些私钥对他们的消息进行编码。如果有人拦截信号并尝试读取私钥，纠缠就会中断，因为测量纠缠粒子会改变其状态。这意味着发送方和接收方将知道他们的通信已被破坏。
纠缠的另一个应用是量子计算，其中大量粒子纠缠在一起，从而使它们能够协同工作以解决一些大而复杂的问题。例如，只有 10 个量子位的量子计算机可以表示与 2^10 个传统位相同的内存量。
什么是量子纠缠隐形传态？
与通常使用的“传送”一词相反，量子传送不涉及粒子本身的移动或平移，相反，在量子隐形传态中，关于一种量子态的信息被传输很远的距离并在其他地方复制。最好将量子隐形传态视为传统通信的量子版本。
首先，发送者准备一个粒子来包含他们想要传输的信息（即量子态）。然后，他们将这种量子态与一对纠缠的粒子中的一个结合起来。这会导致另一个纠缠对发生相应的变化，它可以位于任意距离之外。
然后接收器记录该纠缠对的变化。最后，发送方必须通过正常通道（即受光速限制）传输对纠缠对所做的原始更改。这允许接收器在新位置重建量子态。
传递一条微不足道的信息似乎需要做很多工作，但量子隐形传态可以实现完全安全的通信。如果窃听者拦截了信号，他们将打破纠缠，当接收者将传统信号与纠缠对中所做的变化进行比较时，就会发现纠缠。
纠缠在量子计算中的应用
简单的 2 量子位纠缠对 (EPR) 在量子计算中有一些已确定的应用，包括：
超密集编码
简而言之，超密集编码是使用 1 个纠缠量子位传输 2 个经典信息位的过程。超密集编码可以：
允许用户提前发送重建经典消息所需的一半时间，让用户以双倍速度传输，直到预先交付的量子位用完。
通过在高延迟通道上发送一半的信息来支持从低延迟通道传来的信息，从而将高延迟带宽转换为低延迟带宽。
在双向量子信道的一个方向上双倍经典容量（例如，将带宽为 B 的双向量子信道（在两个方向上）转换为带宽为 2B 的单向经典信道）。
量子密码学
密码学的关键是在两方之间提供安全通道。纠缠实现了这一点。如果两个系统纯粹纠缠在一起，则意味着它们彼此相关（即，当一个系统发生变化时，另一个系统也会发生变化）并且没有第三方共享这种相关性。此外，量子密码学受益于不可克隆定理，该定理指出：“不可能创建任意未知量子状态的独立且相同的副本”。因此，理论上不可能复制以量子态编码的数据。
量子隐形传态
量子隐形传态也是两方交换光子、原子、电子、超导电路等量子信息的过程。传送允许 QC 并行工作并使用更少的电力，从而将功耗降低 100 到 1000 倍。
量子隐形传态与量子密码学的区别在于：
量子隐形传态通过经典通道交换“量子”信息
量子密码学通过量子通道交换“经典”信息
目前量子隐形传态面临的挑战是：
传送的信息量
在传送之前，发送方和接收方之间共享的量子信息量。
发送者应该拥有该对的一个量子位，而接收者应该拥有该对的另一个量子位
发送方和接收方量子比特之间的先验相关强度增加了量子通道的容量
作用于量子通道的隐形传态电路噪声
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