什么是「量子比特纠缠」？我国实现18个量子比特纠缠有什么意义？

网友解答: 量子比特纠缠，就是量子纠缠的一种形式，意思是量子各个比特的信息是直接相互关联，不是孤立的，有点牵一发而动全身的感觉，而且这种作用是瞬时完成的（类似于下面示意图的相互关联）。而

量子比特纠缠，就是量子纠缠的一种形式，意思是量子各个比特的信息是直接相互关联，不是孤立的，有点牵一发而动全身的感觉，而且这种作用是瞬时完成的（类似于下面示意图的相互关联）。而经典的计算机，其比特就是指一串二进制数的各个位，例如11011011，有8位，就是8比特。而且这种各个位之间，相互独立，你变动一个，不会影响另外一个位。

18个量子比特纠缠，说的是18个可以代表某个量子特征值之间的纠缠，一个量子特征值就是一个比特。比如潘建伟教授近期实现的6个光子的偏振、路径和轨道角动量三个自由度之间的相互纠缠，其中每个光子的自由度都可以看作一个量子比特，那么6个光子，每个代表3量子比特，相互纠缠刚好是18个量子比特的纠缠。这就是18个量子比特纠缠的来源。当然，这种形式的比特，只是对经典二进制比特概念的一种扩展和模仿而已，而且量子比特位的值，也不仅仅是0和1。

另外，如果要说18个量子比特纠缠的意义，我认为有两方面：

这是最直接的，我们都知道，量子计算机之所以比经典二进制计算机运行快的，主要原因就是量子计算机是操纵量子进行运算的，而量子具有神奇的叠加态，以及更为神奇的纠缠态，也就是说，量子计算机可以很简单的实现并行运算，即同一瞬间进行无数次运算操作。而不像经典计算机一样，一个数一个数操作。要想实现量子计算机的并行运算，纠缠态量子的制备，是必不可少的。而多量子比特纠缠的实现，一直是一个技术难题，潘建伟教授，可以说代领我国在这一步走到了世界前面，意义重大。

从量子理论确立，到量子纠缠理论的提出，每一步都代表了人类科学的一大进步，代表了人类对客观物理学世界更为本质的认知。而量子纠缠的实现，则是对量子物理学最大的肯定，多量子纠缠态的实现，则是人们朝着量子物理学极限的又一次巨大飞跃，是人们把量子理论从书本上应用到实际的基石。所以说，潘教授实现的多量子态纠缠，不仅是对量子力学基本理论的证实，也为后续更多比特量子纠缠的制备，提供了一个方向和启迪，更是未来量子技术应用于日常生活的保障，意义不凡。

总之，就像美国宇航员阿姆斯特朗登月时说的“我迈出了一小步，人类迈出了一大步”。潘建伟教授的研究，虽然也是量子纠缠领域迈出的“一小步”，但无疑却是人类科学迈出的“一大步”。

最近有一则消息显示，潘建伟的研究团队再次刷新了量子纠缠的世界纪录，在国际上首次实现了18个光量子比特的纠缠，同时也刷新了现有物理体系中最大纠缠态制备的世界纪录。这18个光量子比特的纠缠是通过调控6个光子的偏振、路径、轨道角动量3个自由度实现的，3×6=18，可取18个值，即为18个量子比特。

实现更多个量子纠缠比特的制备以及操控是量子计算的关键，而随着纠缠粒子的增加，纠缠的制备以及操控难度也会跟着增加。利用粒子的多个自由度，可以实现用较少的粒子获得较大的量子比特。

量子力学中有个态叠加原理，一个粒子如果有A、B两个状态，那它就处在A和B的叠加态中。经典的比特只有0和1两个状态，要么是状态0要么是状态1，而一个量子比特却可以同时处在状态0和状态1。如果是5个量子比特，则能够存储2的5次方个比特的信息；10个量子比特能够存储2的10次方个比特的信息；18个量子比特就是能够储存2的18次方个信息。2的18次方等于262144，有一些报道中提到了潘建伟的团队同时对18个量子比特的262144种状态进行了测量，就是这么回事。

2的n次方的数值是按指数增长的，可以看到n越大就能同时测量更多的状态。如果以后实现了n更大的量子比特，以此为基础就能够设计制造出量子计算机，在处理一些特殊问题时具有经典计算机完全无法想象的运算速度。

这一实验不仅巩固了中国在多体量子纠缠制备上的领先，向制备n更大的量子比特又迈出了坚实一步。同时也用实验证明了单个光子的多个自由度也可以进行独立的操控，即多个自由度也可以视为多个量子比特。

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