“糾纏”是量子力學(xué)的一個基本特征，而且這種現(xiàn)象有多種不同的形式。日前，瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院的物理學(xué)家和數(shù)學(xué)家顯示了怎樣把不同形式的量子“糾纏態(tài)”有效而系統(tǒng)地分類。研究人員指出，這一方法非常重要，因為它有助于預(yù)測將一種量子態(tài)應(yīng)用于新技術(shù)的可能性有多大。

量子現(xiàn)象通常在經(jīng)典物理學(xué)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(yuǎn)，好像都能直接地互相影響，就像能隔著任意遙遠(yuǎn)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(dāng)兩個以上粒子相糾纏時，它們之間的互相影響表現(xiàn)為不同的形式。糾纏現(xiàn)象為何有這些不同的表現(xiàn)，科學(xué)家尚未完全理解，至今也還沒有一般性的方法，系統(tǒng)地將糾纏狀態(tài)劃分類別。現(xiàn)在，研究小組開發(fā)出一種方法，能把既定的量子態(tài)歸入某一類可能的糾纏態(tài)。

該方法指出，不同類型的糾纏態(tài)與幾何形體即多面體有關(guān)，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(tài)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(tài)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(tǒng)。

該校理論物理學(xué)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(rèn)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(shù)種，隨著每增加一個粒子，糾纏的復(fù)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(tài)劃分為有限的體系，大大減少了復(fù)雜性?！?/p>

多粒子量子系統(tǒng)可能在未來技術(shù)中發(fā)揮重要作用，做到在經(jīng)典物理學(xué)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(shù)等。在這些應(yīng)用中，糾纏態(tài)是基本資源，精確地表現(xiàn)了經(jīng)典物理學(xué)與量子力學(xué)不同的地方。在合適使用的情況下，這些復(fù)雜狀態(tài)為各種新奇應(yīng)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(shù)學(xué)構(gòu)造，而且在現(xiàn)實實驗條件下也能可靠地發(fā)揮作用，這預(yù)示著新方法可以直接用于那些使用了新奇量子技術(shù)的系統(tǒng)。