量子互文性:量子计算机和量子通信背后的秘密

产业资讯 量科网 2022-03-18 09:03

互文性(Contextuality)对于解释量子计算机的力量和量子通信的安全性是至关重要的。来自塞维利亚大学的Adán Cabello教授和一组国际团队首次实现了量子互文性无漏洞实验,该研究已发表在近期的《科学进展》杂志上。

论文通讯作者Adán Cabello教授说:“要理解这为什么很有趣。让我们用一个游戏来解释。塞尔吉奥和马里奥向我们展示他们的双手,他们拳头紧握。我们让他们各自张开一只手片刻,而且只要一只手。我们好检查手里是否有东西。在每一轮游戏中,我们可以要求查看同一只手很多次。”

“玩了很多轮之后,我们会发现,在每一轮游戏中,塞尔吉奥打开的手要么总是有东西,要么就是总是空的。马里奥也是如此。但如果我们假设,在每一轮游戏中,塞尔吉奥和马里奥每人手中都有或者都没有东西,就可以证明某些概率的和有一个极限。如果我们称这个和为S,S不会大于2。但是,在我们的实验中,S是2.5。这怎么可能呢?”

Adán教授解释说:“因为如果塞尔吉奥是镱离子,马里奥是钡离子,这就是有可能的。离子是带电的原子。在我们的实验中,这两种离子被捕获在陷阱中,并使用了不同的激光进行测量(以便他们张开双手)。在量子物理学中,系统在不被测量时没有属性,属性是相对于测量的。”

他接着说:“这个实验非常重要,因为这是首次这样做。一方面,向塞尔吉奥提问不会改变马里奥的答案,反之亦然;另一方面,当使用离子时,塞尔吉奥和马里奥总是会做出反应。在其他实验中(例如使用光子),它们有时会不响应。此外,我们可以按照我们希望的任何顺序进行重复测量。这是一个独特的实验,让我们能够证明一切都和量子物理学预测的一样。我们能够对这种极其敏感的系统进行如此精确的控制,这表明我们已经取得了很大进展。”

该实验中显示的现象被物理学家称之为“互文性”,这是量子计算机为什么能解决当今计算机不可能解决的问题以及我们能获得绝对安全的量子通信的背后原因。(编译:Qtech)