“量子優(yōu)勢(shì)”首獲實(shí)驗(yàn)證明 任務(wù)時(shí)間大幅縮短！一項(xiàng)由丹麥、美國(guó)、加拿大和韓國(guó)聯(lián)合團(tuán)隊(duì)開(kāi)展的國(guó)際合作研究，首次通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明了量子技術(shù)在特定任務(wù)中遠(yuǎn)超經(jīng)典方法的能力。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，完成任務(wù)的時(shí)間從2000萬(wàn)年縮短到15分鐘，真正實(shí)現(xiàn)了“量子優(yōu)勢(shì)”。該成果發(fā)表在新一期的《科學(xué)報(bào)告》上。

研究的核心問(wèn)題是如何高效地了解一個(gè)復(fù)雜且充滿噪聲的物理系統(tǒng)。傳統(tǒng)方法中，科學(xué)家需要反復(fù)測(cè)量系統(tǒng)，通過(guò)大量數(shù)據(jù)來(lái)推斷其行為特征，例如設(shè)備的“噪聲指紋”。但對(duì)于量子系統(tǒng)而言，這一過(guò)程變得異常困難。不僅因?yàn)闇y(cè)量本身會(huì)擾動(dòng)系統(tǒng)，還因?yàn)殡S著系統(tǒng)規(guī)模增大，所需測(cè)量次數(shù)呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，很快就會(huì)超出實(shí)際可行的范圍。

為突破這一瓶頸，丹麥工業(yè)大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)嘗試引入一種獨(dú)特的量子資源：糾纏光。量子糾纏是量子力學(xué)中一種奇特現(xiàn)象，兩個(gè)粒子或光束一旦糾纏，無(wú)論相隔多遠(yuǎn)，對(duì)其中一個(gè)的測(cè)量結(jié)果會(huì)立即揭示另一個(gè)的狀態(tài)。利用這一特性，團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一個(gè)實(shí)驗(yàn)，使用糾纏的光脈沖來(lái)探測(cè)一個(gè)具有共享噪聲模式的光學(xué)系統(tǒng)。

實(shí)驗(yàn)采用的是標(biāo)準(zhǔn)的光學(xué)元件和通信波段的光。團(tuán)隊(duì)制備了兩束相互糾纏的壓縮光，其中一束用于探測(cè)目標(biāo)系統(tǒng)，另一束作為參考。通過(guò)對(duì)這兩束光進(jìn)行聯(lián)合測(cè)量，他們能夠一次性提取出更多有效信息，顯著減少了測(cè)量模糊性。

結(jié)果令人震驚：原本需要約2000萬(wàn)年才能完成的系統(tǒng)表征任務(wù)，使用糾纏光僅用15分鐘就完成了。這種效率提升并非源于設(shè)備更精密，而是測(cè)量方式本身的量子優(yōu)勢(shì)。團(tuán)隊(duì)并沒(méi)有依賴?yán)硐牖臒o(wú)損環(huán)境，而是在一個(gè)現(xiàn)實(shí)、有損耗的系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)了這一突破。

這一成果的意義不僅在于速度的飛躍，還在于它展示了量子技術(shù)在傳感、系統(tǒng)識(shí)別乃至機(jī)器學(xué)習(xí)等領(lǐng)域的潛在應(yīng)用價(jià)值。該研究為量子計(jì)量和量子傳感開(kāi)辟了新路徑，表明量子優(yōu)勢(shì)已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)室的光路中悄然發(fā)生。

量子優(yōu)勢(shì)已經(jīng)從理論推演進(jìn)入到實(shí)際演示。利用糾纏，我們可以超越經(jīng)典物理的信息提取限制，這為未來(lái)開(kāi)發(fā)高靈敏度量子傳感器提供了可行路徑。而在機(jī)器學(xué)習(xí)與大數(shù)據(jù)分析領(lǐng)域，面對(duì)海量噪聲數(shù)據(jù)的建模難題，這種高效的信息萃取機(jī)制也將幫助革新訓(xùn)練過(guò)程，顯著降低能耗與時(shí)間成本。下一步，我們將看到量子技術(shù)從“展示能力”邁向“解決實(shí)際問(wèn)題”。