澎湃新闻记者 王蕙蓉
近日，我国清华大学金奇奂(Kihwan Kim)教授团队首次成功演示量子互文性无漏洞测试，开拓了证明量子系统真伪的路径。
由清华大学物理系金奇奂教授领导的离子阱量子计算课题组、北京量子信息科学研究院的王鹏飞、南方科技大学张君华联合西班牙塞维利亚大学等研究人员，在基于混合离子阱系统下首次演示了量子互文性无漏洞测试。研究成果于近日发表在《科学进展》(Science Advances)上。
图片来自《科学进展》(Science Advances)
据了解，量子互文性是指在单个大于两维的量子系统中，两个相继发生的量子测量，后一个测量结果会受到前者的影响。
量子互文性是量子体系和经典体系之间的本质区别。在经典物理学中，以不同的顺序或时间点，测量同一个体系的同一观测量时，结果总是相同的。因此，人们自然地认为这些观测值早就存在，并且在测量后依然存在。
但该假设在量子力学中并不成立。量子系统中的一对测量也可以产生互不干扰的测量结果并且在重复测量时产生相同的结果，但即使在这种情况下，它们测量结果的相关性也不能用预先存在内在值的假设来解释。这一现象由科亨(Kochen)、 施佩克尔(Specker)和贝尔(Bell)在1960年提出，由此产生量子力学中量子互文性的Bell-Kochen-Specker定理。该性质如今被证明是量子计算机性能超越经典计算机的内在原因。
但如何在关闭所有“漏洞”情况下，通过实验测试量子互文性一直是极具挑战的问题。只要实验上存在漏洞，就可以轻易推翻实验结果。
量子互文性测试和Bell测试很类似，但前者并不需要类空间隔这一条件。尽管一些Bell测试实验已在没有重大漏洞的情况下被证明，但包括量子计算机在内的很多量子系统难以容纳类空间隔关系的子部件。
在这种情况下，人们该如何知道系统是在量子状态下运行的并受量子力学原理的控制呢?量子互文性测试可以提供一个解决方案。在光子、中子、离子、分子核自旋、超导系统的体系中，科学家已经观察到量子互文性不等式的违背，但都无法关闭所有漏洞。