Di pinggir bandar selatan Paris, di CEA Saclay, kiblat fizik teori, dua ahli fizik teori, Barizien dan Bancal, telah melakukan sesuatu yang sangat penting: mereka buat pertama kalinya menerangkan sepenuhnya semua hasil statistik yang boleh dihasilkan oleh keterikatan kuantum. Ambil perhatian bahawa bukan sebahagian, bukan penghampiran, bukan tekaan eksperimen, adalah "pasti sepenuhnya". Untuk fizik, ini adalah untuk melukis sepenuhnya garis sempadan hutan kebarangkalian yang asalnya huru-hara dan samar-samar.

Bukannya tiada siapa yang pernah melakukannya sebelum ini, tetapi tiada siapa yang pernah melakukannya sebelum ini. Kerana keterikatan bukanlah sesuatu yang boleh dikendalikan oleh intuisi manusia.

Dua foton, tidak kira sejauh mana jaraknya, walaupun satu berada di Bumi dan satu lagi berada di Bulan, selagi mereka terjerat, ukurannya akan menunjukkan korelasi yang mengejutkan. "Bukan lokaliti" ini adalah bahagian yang paling enggan diterima oleh Einstein, yang dipanggilnya "telepati hantu". Tetapi ia sangat nyata sehingga ia telah menjadi tindakan standard peringkat Hadiah Nobel dalam fizik.

Intinya ialah: sejauh manakah kuatnya korelasi ini? Dan betapa rumitnya?

Keterikatan itu sendiri bukanlah sesuatu yang luar biasa, dan keterikatan tidak perlu dimaksimumkan untuk berguna. Kesukaran sebenar ialah terdapat banyak parameter yang terlibat dalam mengukur undang-undang statistik "pasca-keterikatan" ini: keamatan keterikatan, arah pengukuran, kaedah unjuran, dan juga mekanisme sumber di belakangnya. Faktor-faktor ini saling berkaitan, menghasilkan pelbagai korelasi statistik tunggal dalam keputusan eksperimen. Sistem dua bit sahaja boleh menghasilkan letupan kemungkinan eksponen.

Kajian terdahulu telah memberi tumpuan kepada:最大糾纏態, kerana ia simetri secara matematik dan agak "bersih" untuk dianalisis. Tetapi alam semula jadi tidak mengatakan ia perlu sebersih itu. Sebilangan besar negeri terjerat yang digunakan dalam realiti adalahKeterikatan separa, atau "keterikatan yang tidak sempurna". Di situlah terletaknya cabaran sebenar.

Barizien dan Bancal hanya memecahkan simpulan matematik.

Titik kejayaan utama mereka ialah sejenis transformasi matematik daripada keterikatan maksimum kepada keterikatan separa. Transformasi ini bukan sahaja cantik, tetapi juga mempunyai makna fizikal yang jelas: struktur statistik keterikatan terbesar yang diketahui digunakan untuk memetakan semua hasil statistik keterikatan separa.

Kesukaran proses ini setanding dengan lompatan daripada mekanik Newton kepada teori medan kuantum. Ia bukan penambahan atau pemasangan, tetapi pembinaan semula yang lengkap. Terbitan statistik jenis ini secara langsung melibatkan salah satu konsep yang paling ajaib dalam teori maklumat kuantum:自測(ujian kendiri)。

Apa maksud awak? Iaitu, kita tidak bergantung pada sebarang kepercayaan dalam peralatan eksperimen, dan kita juga tidak perlu mengetahui apa sumber cahaya terlebih dahulu, dan kita boleh menyimpulkan keadaan sebenar sistem hanya melalui statistik hasil pengukuran.Dalam erti kata lain, keseluruhan sistem kuantum dianggap sebagai kotak hitam, dan struktur serta tingkah lakunya disimpulkan daripada output sahaja.

Ini adalah pembalikan lengkap paradigma fizik tradisional. Pada masa lalu, apabila kami bercakap tentang pengukuran, kami perlu memodelkan, menyediakan eksperimen dan menentukur peralatan. Sekarang sebaliknya: uji dahulu, kemudian tolak model, dan model itu mungkin unik. Keupayaan untuk "melompat model keluar daripada data" ini dipanggil "kebolehjelasan" dalam konteks AI, dan revolusi dalam kuantum.

Sehingga artikel Nature Physics ini, hanya hasil yang diukur sendiri bagi keadaan terjerat maksimum telah lengkap. Tiada siapa yang boleh mengendalikan beberapa keterikatan.

Tidak apa-apa sekarang.

Semua keadaan sebahagiannya terjerat dua bit, semuanya boleh diuji sendiri. Semua korelasi statistik yang boleh dijana boleh dinilai dengan jelas sama ada ia adalah keadaan kuantum atau hanya mustahil untuk muncul di bawah teori kuantum. Iaitu, sempadan statistik mekanik kuantum dilukis dengan jelas.

Beberapa keputusan statistik, yang kelihatan rawak, sebenarnya boleh disimpulkan daripadanyaPengesahan rawak sebenar。 Sebagai contoh, beberapa data eksperimen Bell, jika ia memenuhi bukan lokaliti tertentu, bermakna peranti itu, tanpa mengira perkakasan, sebenarnya menjana nombor rawak kuantum. Kaedah "membuktikan rawak sebenar" daripada hasil pengukuran hanya boleh dipercayai di bawah teori statistik yang lengkap.

Sistem kriptografi kuantum selamat akhirnya mempunyai kaedah pengesahan tegar。 Sistem kripto tradisional bergantung pada kepercayaan perkakasan. Anda perlu percaya bahawa cip itu tidak diganggu, dan tiada pintu belakang kepada program surat. Sekarang dengan pensijilan statistik kotak hitam, walaupun vendor berhati hitam, rantaian bekalan mencurigakan, dan pengaturcara secara diam-diam meninggalkan pembukaan nyahpepijat, selagi data yang diukur memenuhi standard, maka anda tahu bahawa perkara ini sememangnya "berfungsi dengan cara kuantum".

Dan rangka kerja ini bukan hanya untuk foton. Elektronik, litar superkonduktor, perangkap ion...... Selagi ia terjerat, ia boleh dibuang untuk ujian. Ia bersamaan dengan mewujudkan satu set umum "pengesan kualiti keadaan terjerat", yang juga boleh disesuaikan dengan platform yang berbeza.

Ini adalah songsang daripada fizikal biasa "superstruktur menindas eksperimen bawah".

別忘了，這些理論的物理基礎，仍然是 Bell 不等式——那條1950年代提出，卻在2022年才以諾貝爾獎形式被官方蓋章的最強不等式。經典世界下絕不可能成立的統計結果，量子世界里偏偏常見。人類只能承認：現實不是局域性的。

Sudah tentu, ujian Bell adalah syarat yang perlu, bukan syarat yang mencukupi. Ia terbukti "bukan klasik", tetapi ia tidak menerangkan sepenuhnya "yang bukan klasik". Ini memerlukan klasifikasi statistik yang lebih terperinci, model fizikal yang sepadan, dan akhirnya penaakulan penyongsangan. Dan di situlah Barizien dan Bancal mendapatnya.

Mereka memberikan kamus yang dinyahkod lengkap: daripada "statistik keputusan" kepada "keadaan sistem".

Itulah sebabnya penyelidikan ini bukan hanya tentang "belajar tentang alam semula jadi". Ia berkaitan secara langsung dengan komunikasi kuantum, penyulitan kuantum, pengkomputeran kuantum, dan juga berkait rapat dengan "protokol pengesahan bebas peranti" Internet kuantum.

Jika rangkaian kuantum benar-benar dilancarkan pada masa hadapan, nod dan peranti tidak akan dapat mempercayai semua, dan satu-satunya cara ialah mengukur output. Dan set lengkap carta statistik ini akan menjadi satu-satunya pertimbangan yang boleh memberikan "percaya atau tidak".