量子測謊機問世！驗證大型量子系統的真實量子行為，量子霸權不再是夢？

量子「測謊機」現身：揭示大型量子系統的真實量子行為

「我們最終證明了大型量子系統確實遵循量子力學那些奇異而美妙的規則。」—— 萊頓大學研究團隊

(量子糾纏的驗證): (科學家們設計出一種創新的貝爾測試，用以驗證量子電腦是否真正利用量子效應，而不僅僅是模擬它們。)


在量子科技日益成熟的今日，驗證量子系統的「量子性」變得至關重要。正如傳統電腦需要通過圖靈測試來驗證其智能，量子電腦也需要一種方法來證明其運算能力並非來自於對古典物理的拙劣模仿。近年來，一個國際研究團隊，包含來自荷蘭萊頓大學、中國清華大學和浙江大學的物理學家，合作開發出一種基於貝爾測試的「量子測謊機」。這項研究不僅驗證了大型量子系統的量子特性，也為量子技術的發展奠定了更堅實的基礎。該研究的成果發表在頂尖期刊上，有興趣的學者可以透過搜尋 “Bell test quantum computer 2025″ 來找到相關的論文與新聞稿。


(貝爾測試的巧妙應用): (研究團隊巧妙地利用量子設備在能量最小化方面的優勢，間接驗證了複雜的貝爾關聯性。)


貝爾測試是一種檢驗量子糾纏現象的重要方法。量子糾纏是指兩個或多個粒子之間存在的一種特殊的關聯，即使它們相距遙遠，一個粒子的狀態變化也會瞬間影響到另一個粒子。傳統的貝爾測試需要直接測量複雜的量子關聯性，但這對於大型量子系統來說極具挑戰性。
為了克服這個難題，研究團隊採取了一種巧妙的策略：他們沒有直接測量貝爾關聯性，而是利用量子設備在能量最小化方面的優勢。他們創建了一種特殊的量子態，並測量其能量。結果顯示，該能量遠低於古典系統所能達到的最小值，差距高達48個標準差，這幾乎排除了結果是偶然產生的可能性。這種間接驗證貝爾關聯性的方法，大大降低了實驗的複雜度，使得驗證大型量子系統的量子特性成為可能。

「量子力學是解釋宇宙中最小粒子（如原子和電子）如何運作的科學。它是一個充滿奇怪和違反直覺想法的世界。」

(多方貝爾關聯的嚴格驗證): (研究團隊進一步驗證了一種更嚴格的非局域性形式，證明了量子系統中所有量子位元都參與了量子關聯。)


除了驗證一般的貝爾關聯性外，研究團隊還進一步驗證了一種更嚴格的非局域性形式——「真正的多方貝爾關聯」（genuine multipartite Bell correlations）。在這種關聯中，系統中的所有量子位元都必須參與其中，才能通過測試。這使得生成和驗證這種關聯變得更加困難。令人驚訝的是，研究人員成功地製備了一系列低能量狀態，並通過了多達24個量子位元的測試。這一結果不僅證實了這些特殊的量子關聯，也表明量子電腦在展示和驗證真正的量子行為方面變得越來越出色。
這項成果對於量子計算的發展具有重要意義，因為它表明量子電腦不僅在規模上不斷擴大，而且在質量上也得到了顯著提升。

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(量子測謊的意義): (該研究證明了在大型複雜系統中驗證深層量子行為是可能的，這是朝著確保量子電腦真正具有量子性的重要一步。)

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這項研究最重要的意義在於，它證明了在大型複雜系統中驗證深層量子行為是可能的。在過去，科學家們只能在小型量子系統中觀察到量子效應，但隨著量子科技的發展，我們需要能夠在大型量子系統中驗證這些效應。這項研究成功地做到了這一點，為我們確保量子電腦真正具有量子性鋪平了道路。換句話說，我們現在有能力分辨一台機器是真的利用量子力學進行運算，還是僅僅在模仿量子力學的行為。


(量子科技的未來展望): (理解和控制貝爾關聯可以改善量子通訊，使密碼學更安全，並有助於開發新的量子演算法。)


這項研究的意義不僅僅停留在理論層面。理解和控制貝爾關聯對於量子科技的發展具有重要的實際應用價值。例如，貝爾關聯可以用於改善量子通訊，使其更加安全可靠。量子通訊利用量子力學的原理來傳輸信息，具有高度的安全性，因為任何竊聽行為都會破壞量子態，從而被發現。此外，貝爾關聯還可以應用於密碼學領域，開發出更安全的加密演算法。更重要的是，驗證大型量子系統的量子特性，有助於開發出更強大的量子演算法，從而解決傳統電腦無法解決的複雜問題。
隨著量子科技的不斷發展，我們有理由相信，量子電腦將在科學研究、醫學、金融等領域發揮越來越重要的作用。

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(量子霸權的挑戰與展望): (隨著量子電腦的規模不斷擴大，驗證其量子優勢變得越來越重要，這項研究為實現這一目標提供了新的途徑。)

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近年來，「量子霸權」（quantum supremacy）的概念備受關注，指的是量子電腦在特定任務上超越最強大的傳統電腦的能力。然而，要證明量子霸權並不容易，因為我們需要確保量子電腦的運算結果是真實的量子效應所驅動的，而不是來自於古典物理的模擬。
這項研究為驗證量子霸權提供了新的途徑。通過驗證大型量子系統的貝爾關聯，我們可以更可靠地判斷其是否真正具有量子優勢。隨著量子電腦的規模不斷擴大，這項研究的重要性將更加凸顯。未來，我們期待看到更多類似的研究，為量子科技的發展保駕護航，並最終實現量子計算的真正潛力。

Ref:

University of Leiden. (2025, October 7). Physicists just built a quantum lie
detector. It works. ScienceDaily. Retrieved October 7, 2025 from
www.sciencedaily.com/releases/2025/10/251007081840.htm

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Story Source:
Materials provided by University of Leiden. Original written by C. Huygelen. Note: Content may be edited for style and length.