量子轉向（量子導引）是類似于量子糾纏的一種奇怪的非定域現象，它不能通過被轉向系統與外部系統之間的任何聯合操作來完美復制。這一新的“不可克隆”定理是我國研究人員的工作結果，這一發現不僅對基礎物理學很重要，還可能對量子密碼學和量子計算產生影響。

傳統計算機以“位”的形式存儲信息，其值要么為1要么為0。相比之下，量子計算機將信息存儲在兩級量子系統中，比如光子的水平和垂直偏振態，或者電子的“上自旋”和“下自旋”狀態。這些量子比特或量子位的狀態不限于0和1，它們也可以以一種被稱為疊加的中間組合形式存在。然而，量子系統的完整狀態永遠不可能被完全知道，這意味著量子比特的完美復制是被禁止的。這就是所謂的“不可克隆”定理，它構成了量子密碼學的基礎。

另一個重要的原理是兩個或多個量子位可以糾纏在一起，這意味著它們之間的關系比經典物理學所允許的要密切得多。當兩個量子位糾纏在一起時，測量其中一個量子位的狀態會自動告訴你第二個量子位的狀態，不管它們相距多遠。例如，如果你知道一個粒子的自旋，你就可以確定另一個粒子的自旋。

阿爾伯特·愛因斯坦發現糾纏的這一方面令人不安，因為這意味著糾纏的粒子可以以一種非局域的方式影響彼此的狀態，他稱之為“幽靈般的超距作用”。在1935年發表的一篇論文中，他和他的同事鮑里斯·波多爾斯基(Boris Podolsky)和內森·羅森(Nathan Rosen)反對這種形式的非定域性，以他們的首字母縮寫命名為EPR悖論。然而，后來的研究表明，他們的論點是不正確的：2022年的諾貝爾物理學獎被授予了三位實驗家，他們在已故理論家約翰·斯圖爾特·貝爾(John Stewart Bell)的工作基礎上，證明了糾纏是非定域性確實是我們物理世界的一部分。

然而，量子糾纏并不是量子理論中非定域性的唯一形式。另一種類型，被稱為量子轉向，由薛定諤提出，作為EPR悖論的推廣。在量子糾纏中，參與量子交易的雙方(傳統上稱為Alice和Bob)都信任用于產生各自狀態的量子粒子的來源。量子轉向引入了這種設置的不對稱性：現在只有一個來源(比如Alice)是可信的。這使得Alice能夠“操縱”Bob觀察到的粒子的狀態，這意味著她對糾纏粒子對中她那一半的測量會以一種無法用經典解釋的方式影響Bob那一半的狀態。

在新工作中所展示的“指導不可克隆原則”增加了我們對這種形式的非局部性的理解。原始的不可克隆定理表明，沒有任何物理操作可以完美復制未知的量子態。而我國研究人員的發現表明，如果一個已知狀態的量子轉向“太量子”，那么這個狀態就不能被完美復制。

研究人員還發現，一種被稱為EPR轉向的密切相關的量子相關類型可以被部分克隆。EPR轉向存在于可以被用來令人信服地證明量子轉向的狀態中，即使被轉向狀態的觀察者不相信測量者。因此，它可以被視為比量子轉向“更強”的量子特性。研究人員說：“在被第三方‘Charlie’攻擊的Alice和Bob之間的量子信息任務中，我們使用克隆機器在lice和Bob之間的EPR轉向上設置了閾值，以排除lice和Bob之間的EPR轉向?！?/p>

審核編輯：劉清