中國科學技術大學的潘建偉教授團隊通過調控6個光子的偏振、路徑和軌道角動量3個自由度，在國際上首次實現了18個光量子比特的糾纏，刷新了所有物理體系中最大糾纏態制備的世界紀錄。該成果以“編輯推薦”的形式近日發表在國際權威學術期刊《物理評論快報》上。量子糾纏是什么意思，為什么這項成就意味著世界領先，今天的地球周報，為您掀開量子世界的一角。

今天我們節目的全部時間只用來闡述一件事兒，那就是，為什么潘教授團隊實現的18個量子比特糾纏是一項世界矚目的成就。

潘教授被稱為中國最接近諾貝爾物理學獎的人。他研究的是量子物理。

中國科學院院士、中國科學技術大學常務副校長潘建偉

量子可以是我們喝下去的水分子，可以是觸摸到的鐵原子，也可以是燈泡發射出來的光子，總而言之，量子，是構成物質世界的最基本的單元，屬它最小，沒有比它更小的物質了。而且，這個迷你王國運行的套路跟我們正常生活幾乎是完全不同的。這個我們稍后再說。

幾十年來，我們的計算機飛速發展。按照摩爾定律的解讀就是，每隔兩年，一個固定大小的芯片的運算性能就翻一番。而這種迅猛發展的勢頭是依賴于材料的革新的：也就是目前我們能不斷地制作出更小的晶體管和電阻、更小的芯片。這也是為什么有人會說“現在一部iPhone手機的計算能力跟當年阿波羅登月時NASA的計算能力是一樣的”。

可是當人類暢想未來，不難想到，總會有那么一天，電子設備里的晶體管和電阻會變得小到不能再小，小到極致，小到量子級別。

然后問題就來了，像我剛剛說的，量子這個迷你王國的規則套路跟我們不一樣。我們現在計算機運行的規律，當器件小到量子級別的時候，就失靈了、不管用了。隨之而來的問題就是，計算機的運算能力就此達到極限，再也無法提升。想到有一天再也用不到速度更快的手機，是不是很心塞？科學家們也很心塞。

量子糾纏態

于是科學家們開始研究那個量子世界到底是遵循什么樣的套路。目前他們摸透了一些。下面我介紹的這兩個特征聽起來一定很匪夷所思，但它們卻已經被實驗證明是存在的。

第一個就是，量子可以處于任何地方，任何狀態。聽不懂沒關系，我們可以簡單理解為量子具備孫悟空一樣的分身術。在牛頓力學的世界中生活的我們此生是見不到分身術奇觀了，但在微觀世界中這個規律是成立的。

因此，在計算機領域內，傳統的比特要么是1，要么是0，而量子比特則能做到兩個分身：它既是1又是0。信息承載量，完勝。

第二個特征就是，當兩個量子產生糾纏時，它們就像有了心靈感應，不管距離多遠，一個開心另一個也會笑，一個哭了另一個一定也難過。

操控一個，改變另一個，量子比特糾纏的這種“互動”現象是實現量子計算機快速傳輸和計算的基礎。

兩個特征總結起來就是，一個大信息量，一個能快速運算。難道量子計算機馬上就要大功告成了？可惜，微觀世界也沒有這等好事。

因為量子糾纏的實現非常困難。

用于創建和驗證18量子比特的方案和實驗裝置

量子計算的速度會隨著我們能夠操縱的糾纏比特的增加而指數級提升，簡單說，就是比特糾纏的數目越大，量子計算的能力就越強。然而，隨著量子比特數量的增加，操縱時所帶來的噪聲、串擾和錯誤也隨之增加，糾纏就變得非常不穩定。在這些干擾之下，還要實現對獨立量子比特之間相互作用的精確調控，可謂難上加難。因此實現多個量子比特的糾纏是一項國際角逐的焦點技術。

每加上一個量子比特都意味著工作量和工作難度的指數級增加，在這個背景下，潘教授的團隊已經率先實現了10個量子比特的糾纏和18個量子比特的糾纏，領先國際。

實現18個量子比特糾纏是什么概念呢？當量子計算機發展到50個量子位的時候，它的計算能力就能超過世界上任何一臺傳統計算機，實現“量子稱霸”。當量子計算機發展到80個量子位的時候，它的計算能力就會超過現在全世界所有的計算設備之和。而目前IBM、英特爾等宣布造出的50位量子計算機和72位量子計算機，因為并沒有實現量子糾纏，因此還算不上擁有了量子計算機的核心技術。

顯然，遙望前路，50個、80個量子比特能讓我們心潮澎湃激動不已。而回望來路，5個量子比特、6個量子比特、一直到如今18個量子比特，則讓我們看到更加真實的步履維艱、雄關漫道。其中孕育的，正是現在看起來還有點魔幻的下一代技術革命。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的量子计算机和量子纠缠的关系,“量子纠缠”是个什么鬼？竟然震惊了全球！的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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