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在经典物理学中，粒子的状态是完全独立的。每个粒子都有确定的位置、速度等属性。但在量子世界中，情况完全不同。两个粒子可以形成一种神秘的关联，这种现象被称为量子纠缠。纠缠的粒子即使相距很远，测量其中一个粒子的状态，也会瞬间影响另一个粒子的状态。这种超越经典物理直觉的现象，是量子力学最奇妙的特征之一。
量子叠加态是量子力学的核心概念。与经典物理不同，量子粒子可以同时处于多个状态的叠加。以自旋二分之一粒子为例，它可以同时处于自旋向上和自旋向下的叠加态。数学上表示为ψ等于α乘以0态加上β乘以1态。在测量之前，粒子处于所有可能状态的叠加；一旦进行测量，叠加态就会坍缩到某个确定的状态。这种叠加性质是量子纠缠现象的基础。