瑞士科學家為量子“糾纏”分類

“糾纏”是量子力學的一個基本特征，而且這種現象有多種不同的形式。日前，瑞士蘇黎世聯邦理工學院的物理學家和數學家顯示了怎樣把不同形式的量子“糾纏態”有效而系統地分類。研究人員指出，這一方法非常重要，因為它有助于預測將一種量子態應用于新技術的可能性有多大。

量子現象通常在經典物理學中找不到相匹配的部分，典型例子就是量子糾纏：糾纏的粒子之間無論相隔有多遠，好像都能直接地互相影響，就像能隔著任意遙遠的空間互相“通信”似的。愛因斯坦曾把這種行為叫做“幽靈般地超距作用”。當兩個以上粒子相糾纏時，它們之間的互相影響表現為不同的形式。糾纏現象為何有這些不同的表現，科學家尚未完全理解，至今也還沒有一般性的方法，系統地將糾纏狀態劃分類別。現在，研究小組開發出一種方法，能把既定的量子態歸入某一類可能的糾纏態。

該方法指出，不同類型的糾纏態與幾何形體即多面體有關，這些形體代表“空間”，也就是某種糾纏的可用空間。一種給定的狀態是否屬于某種多面體，可以通過檢測個別粒子來確定，而檢測方法有很多。新方法通過檢測個別粒子來描述糾纏態特征的可能性，不僅效率很高，而且不必同時檢測許多粒子，這是與其他方法的不同之處，也意味著它能擴展到多粒子系統。

該校理論物理學院教授馬提亞·克里斯丹德解釋說：“對3個粒子來說，有兩種根本不同的糾纏類型，一種是通常認為的更‘有用的。而對4個粒子來說，粒子間糾纏的方式已近乎無數種，隨著每增加一個粒子，糾纏的復雜程度會迅速增加。”論文第一作者、他的博士生邁克爾·沃特說，“我們的糾纏多面體方法，把這些狀態劃分為有限的體系，大大減少了復雜性。”

多粒子量子系統可能在未來技術中發揮重要作用，做到在經典物理學框架下完全不可能的事情。從反竊聽信息傳輸、解決計算難題的高效算法，到改進照相印刷分辨率的技術等。在這些應用中，糾纏態是基本資源，精確地表現了經典物理學與量子力學不同的地方。在合適使用的情況下，這些復雜狀態為各種新奇應用開辟了道路。

研究人員在計算中顯示，糾纏多面體的方法不僅是一種簡潔的數學構造，而且在現實實驗條件下也能可靠地發揮作用，這預示著新方法可以直接用于那些使用了新奇量子技術的系統。