物理學家們能夠將3個量子位分別裝入6個糾纏光子中。
科學家剛剛將18個量子位（量子計算的最基本單位）打包成六個奇異連接的光子。這是一個前所未有的每光子3個量子位元，並且是通過量子糾纏相互連接的量子位元數目的記錄。
那麼為什麼這會令人興奮呢？
在傳統計算機中進行的所有工作，包括閱讀本文所用的任何設備，都依賴於使用 “位” 進行計算，位在兩種狀態(通常稱為“1”和“0”)之間來回切換。量子計算機使用量子位進行計算，量子位在兩種狀態之間同樣會搖擺，但其行為卻遵循量子物理學中更為奇怪的規則。與傳統的位元不同，量子位元可以有不確定的狀態：既不是1，也不是0，而是兩者都有可能！並且會變得奇怪地連接或糾纏在一起，因此一個位元的行為直接影響另一個位元。從理論上講，這就允許進行常規計算機幾乎無法完成的各種計算(然而，目前量子計算還處於非常早期的實驗階段，研究人員仍在測試可能的結果，就像在這項研究中一樣)。
加州大學伯克利分校(University of California, Berkeley)的量子物理學家西德尼•施雷普勒表示，這項成就之所以令人興奮，就是因為中國科技大學(USTC)的研究團隊能將這麼多量子位壓縮到這麼少的粒子中！
如果目標是製造18個，那麼過去的方法就是讓18個纏結的粒子每一個都有一個量子位，而且過程非常緩慢。
施雷普勒稱，需要 “很多秒” 才能把實驗中使用的六個粒子糾纏在一起，這樣的時間在計算機時代已經算是永恆了。每一次計算都必須開始一個新的糾纏過程。每增加一個粒子到糾纏中，就需要比上一個粒子更長的時間才能加入，以至於建立一個18位的糾纏，一次一個量子位是完全不合理的。
（有大量的量子實驗涉及超過18個量子位，但在這些實驗中，量子位並非全部糾纏在一起。相反，系統只會為每次計算糾纏幾個相鄰的量子位。）
6月28日發表在《物理評論快報》(Physical Review Letters)上的一篇論文中，研究人員利用了光子的 “多重自由度”，將六種糾纏粒子(在本例中是光子)中的每一種粒子打包成三量子位元。
當一個量子位被編碼成一個粒子時，它被編碼成粒子可以來回翻轉的一種狀態，就像它的偏振，或者它的量子自旋。每一個都是 “自由度”。一個典型的量子實驗涉及到所有涉及的粒子的一個自由度。但是像光子這樣的粒子有很多自由度。通過同時使用其中一種以上的編碼，研究人員以前也涉足過，但不是如此極端，量子系統可以將更多的信息裝入更少的粒子中。
就好像你在你的計算機中佔了六位，但每一位都可以容納多少信息，它們可以非常快速而有效地完成這項工作。
USTC的研究人員成功完成了這個實驗，這並不意味著其他地方的量子計算實驗將開始涉及更多的自由度。光子在某些量子操作中尤其有用，最重要的是，在量子網絡中，信息在多個量子計算機之間傳輸。但是其他形式的量子位元，比如超導電路中的那些量子位元，可能不那麼容易接受這種操作。
這篇論文的一個開放的問題，是所有糾纏的量子位是否相互作用相等？是同一粒子上的量子位相互作用之間存在差異？還是不同自由度下的量子位相互作用之間存在差異？
研究人員在論文中寫道，在未來，這種實驗裝置可能會使某些量子計算成為可能。但目前，這些量子計算還只是理論上的討論，從未付諸實踐。
歡迎大家來此拍磚吐槽！
閱讀更多 靈瞳視界 的文章
