中国科学家破解量子纠缠之谜，平行宇宙或成现实？

中国科学家破解量子纠缠之谜，平行宇宙或成现实？

近日，中国科学技术大学研究团队在量子纠缠研究中取得重要进展。他们发现，原本仅用于探测纠缠有无的实验数据，现在可以用来估计纠缠的大小。这一突破不仅为量子信息处理提供了新的工具，也为平行宇宙的存在提供了新的思考角度。

量子纠缠是量子理论的基础概念，也是量子信息科学的核心资源。简单来说，量子纠缠是指两个或多个粒子即使相隔很远，也能瞬间相互影响的现象。这种“非局域性”特性挑战了经典物理学中信息传递速度不能超过光速的限制。

在量子纠缠中，粒子间的状态是紧密相连的。例如，当一个粒子的状态发生改变时，另一个粒子的状态也会立即发生相应的改变，无论它们之间的距离有多远。这种现象让爱因斯坦都感到困惑，他称之为“鬼魅般的远距离作用”。

中国科学技术大学的研究团队发现，常用的纠缠目击者（一种可观测量）不仅可以用来探测纠缠的存在，还可以用来估计纠缠的大小。这一发现将有助于更有效地利用纠缠这一量子资源，为量子信息处理任务提供更好的支持。

具体来说，研究团队利用纠缠目击者的平均值，在三类常见的实验条件下，给出了几乎所有常用纠缠度量下限的估计。他们发现，纠缠目击者可以被适当地归一化成一种距离，这种距离能刻画在同样的测量下，给定量子态所产生的实验数据和可分态所产生的实验数据之间的可区分度。

这一突破的意义在于，它将探测纠缠的实验零代价地提升成为估计纠缠大小的实验。对于多体系统，归一化的纠缠目击者还可用于估计纠缠深度，即系统至少有多少个粒子纠缠在一起。在粒子数趋近无穷的渐进条件下，该方法对某些系统给出基于迹距离的纠缠度量的下界是严格的，即给出准确的纠缠大小。

量子纠缠与平行宇宙理论之间存在着深刻的联系。在众多解释量子纠缠的理论中，多世界诠释理论尤为引人瞩目。该理论由物理学家休·艾弗雷特于1950年代提出，认为宇宙在每一次量子事件发生后都会分裂，形成多个平行宇宙。每个宇宙中都诞生了不同的量子事件结果，这些相互“纠缠”的粒子在不同宇宙中又扮演着相应的角色，仿佛在相互呼应。

这种理论框架下，量子纠缠被视为平行宇宙之间微妙联系的体现。量子态的叠加现象使得粒子在未被测量之前，一直处于多种状态的叠加之中。这一特性为平行宇宙的理论提供了有力支持。例如，当我们通过测量导致量子态“坍缩”到一个确定状态时，每个不同的结果可能推动了一个新平行宇宙的诞生。

尽管平行宇宙的存在目前还缺乏直接的实验证据，但量子纠缠和相关理论的研究为科学探索提供了新的可能性。随着量子计算和量子信息科学的快速发展，科学家们正在设计更精巧的实验，试图捕捉到量子纠缠的直接证据。

中国在量子科技领域已经取得了显著成就。例如，中国科学技术大学研究团队研制出了70亿年误差不超过一秒的光钟，使我国成为继美国之后第二个达到该综合指标的国家。在量子计算方面，中国科大研究团队先后构建了“九章”系列光量子计算原型机和“祖冲之号”超导量子计算原型机，使我国成为目前唯一在两种物理体系上都实现了“量子计算优越性”的国家。

未来，随着量子技术的不断发展，我们或许能够揭开平行宇宙的神秘面纱，为人类认识宇宙提供全新的视角。正如中国科学院院士潘建伟所说：“量子信息技术的目标就是为构筑‘量子互联网’奠定技术基础，利用量子感知获取整个物理世界的各种信息，用量子通信进行信息的安全传输，用量子计算实现信息的高速处理，形成自主可控的未来信息技术体系。”