量子纠缠是一种现象，其中两个或多个粒子以一种方式联系在一起，使得一个粒子的状态直接影响另一个粒子的状态，无论它们相距多远。即使粒子相隔遥远（例如光年），这种联系仍然存在。例如，如果产生两个具有相反自旋的纠缠电子，测量其中一个为“向上”会立即确定另一个为“向下”，无论它们位于何处。这种行为违背了经典物理学，爱因斯坦曾形象地称之为“超距幽灵作用”，尽管后来的实验证实这是量子力学的一个基本方面。
纠缠很重要，因为它催生了经典系统无法实现的技术。在量子计算中，纠缠的量子比特（qubits）能够实现大规模的并行处理。例如，肖尔（Shor）因子分解算法等量子算法利用纠缠来以比经典计算机指数级更快的速度解决问题。纠缠也支撑着量子密码学，例如量子密钥分发（QKD）。在 QKD 中，如果窃听者试图拦截用于创建安全密钥的纠缠光子，纠缠会断裂，从而向相关方发出入侵警报。这些应用表明了纠缠在安全性和计算能力方面带来的实际优势。
除了应用之外，纠缠重塑了我们对信息和物理学的理解。它挑战了经典的局域性（物体仅通过直接接触相互作用）和实在性（属性独立于测量而存在）概念。贝尔实验等实验已经排除了某些经典解释，证实量子系统在不同规则下运行。对于开发量子软件或硬件的开发者来说，纠缠带来了独特的挑战，例如保持相干性（保持量子比特稳定）和最小化噪声。正在开发量子纠错码等工具来解决这些问题。理解纠缠对于推动量子网络、模拟和机器学习等领域至关重要，在这些领域利用量子关联可以带来突破性进展。