參考消息網9月16日報道 據西班牙《趣味》月刊網站9月14日報道，當愛因斯坦面對量子力學的奧秘時，他毫不掩飾自己的困惑。他將糾纏現象稱為“幽靈般的超距作用”，并質疑這種現象能否完整描述現實。如今，這個曾令二十世紀最著名物理學家感到困惑的概念再次成為一項突破性實驗的核心。該實驗拓展了光與信息應用的邊界：研究團隊首次在單一步驟中成功識別出三個光子間的特殊糾纏態。

  這一里程碑不僅具有理論價值，更為更強大的量子技術(例如信息隱形傳態或基于測量的計算)奠定了基礎。這項由京都大學和廣島大學團隊完成的突破性成果發表于美國《科學進展》雜志，提出了一種能夠檢測W態的量子測量方法——W態是一種復雜的多粒子糾纏態。其測量精度已超越確認量子糾纏性質所需的閾值。

  在量子力學中，糾纏是粒子間的一種深層關聯，使它們相互連接，并使其個體屬性在分離狀態下失去獨立意義。當涉及兩個以上粒子時，則可能產生不同形式的糾纏。其中最著名的是GHZ態，而該態已在實驗中得到驗證。另一種對信息損耗更具耐受性且更難檢測的狀態就是W態。

  三個量子比特(例如本實驗中使用的三個光子)構成的W態可以被認為是一個系統：其中恰好有一個粒子具有某種特定屬性(例如垂直偏振)，而另外兩個粒子則共享另一種屬性(例如水平偏振)。盡管看似簡單，此類量子態具有特殊的數學結構：呈現出循環置換對稱性，即調換光子順序不會改變量子態的本質。

  該量子態對多用戶量子隱形傳態等前沿應用以及某些分布式量子計算方案具有重要意義。然而，迄今尚未實現能明確識別該狀態的直接測量。

  W態作為這項日本主導的最新實驗性進展的核心，也帶有鮮為人知的西班牙印記。這種特殊的量子糾纏形態首次由西班牙理論物理學家伊格納西奧·西拉克等三位科學家于2000年共同闡明。三人將研究成果發表于美國《物理評論A》雜志，并在報告中證明“三個量子比特可通過兩種不同的方式實現糾纏”。其中一種形式是當時已知的GHZ態；另一種全新態則被命名為W態。

  W態的特殊優勢在于：與GHZ態不同，即使丟失其中一個量子比特，該態也不會完全破壞。相反，剩余量子比特仍保持糾纏狀態。這種抗損傷特性使其成為分布式計算或安全量子通信等實際應用的理想候選者，而在這些領域，粒子損失不可避免。

  探測量子糾纏極大地拓展了量子計算與通信的可能性。例如在測量型量子計算領域，信息處理是通過測量糾纏態實現的，而非采用傳統邏輯門。擁有能夠識別三粒子W態的探測器，將使許多協議得以簡化。

  在量子網絡領域，實現“糾纏交換”的能力關鍵取決于能否進行此類復雜測量。上述實驗的作者指出，該實驗成果“為多方系統間量子網絡新協議的開發打開了大門”。

  同樣值得關注的是，作者強調該方法具有可擴展性：可擴展至三個以上粒子，這對構建多節點量子網絡或通用量子計算機至關重要。

  盡管該項實驗取得了成功，但仍存在改進空間。理想結果與觀測結果間的偏差部分歸因于多重光子對同時發射、激光脈沖觸發噪聲以及單個光子間微小差異等因素，這些均可能影響最終結果的精確度。

  研究團隊正致力于將該方法擴展至多光子系統，并通過集成光子電路實現系統微型化，以推動實際應用。事實上，其明確目標之一是推動量子芯片的研發，將此類測量技術納入基礎架構。

  與此同時，這項實驗標志著實驗量子物理學的一個轉折點。這不僅因為它能夠驗證迄今無法企及的狀態，更因其證明了精確可靠地操縱量子信息所需的技術已不再是遙不可及的夢想。（編譯/劉麗菲）