据西班牙《趣味》月刊网站9月14日报道，当爱因斯坦面对量子力学的奥秘时，他毫不掩饰自己的困惑。他将纠缠现象称为“幽灵般的超距作用”，并质疑这种现象能否完整描述现实。如今，这个曾令二十世纪最著名物理学家感到困惑的概念再次成为一项突破性实验的核心。该实验拓展了光与信息应用的边界：研究团队首次在单一步骤中成功识别出三个光子间的特殊纠缠态。

这一里程碑不仅具有理论价值，更为更强大的量子技术(例如信息隐形传态或基于测量的计算)奠定了基础。这项由京都大学和广岛大学团队完成的突破性成果发表于美国《科学进展》杂志，提出了一种能够检测W态的量子测量方法——W态是一种复杂的多粒子纠缠态。其测量精度已超越确认量子纠缠性质所需的阈值。

在量子力学中，纠缠是粒子间的一种深层关联，使它们相互连接，并使其个体属性在分离状态下失去独立意义。当涉及两个以上粒子时，则可能产生不同形式的纠缠。其中最著名的是GHZ态，而该态已在实验中得到验证。另一种对信息损耗更具耐受性且更难检测的状态就是W态。

三个量子比特(例如本实验中使用的三个光子)构成的W态可以被认为是一个系统：其中恰好有一个粒子具有某种特定属性(例如垂直偏振)，而另外两个粒子则共享另一种属性(例如水平偏振)。尽管看似简单，此类量子态具有特殊的数学结构：呈现出循环置换对称性，即调换光子顺序不会改变量子态的本质。

该量子态对多用户量子隐形传态等前沿应用以及某些分布式量子计算方案具有重要意义。然而，迄今尚未实现能明确识别该状态的直接测量。

W态作为这项日本主导的最新实验性进展的核心，也带有鲜为人知的西班牙印记。这种特殊的量子纠缠形态首次由西班牙理论物理学家伊格纳西奥·西拉克等三位科学家于2000年共同阐明。三人将研究成果发表于美国《物理评论A》杂志，并在报告中证明“三个量子比特可通过两种不同的方式实现纠缠”。其中一种形式是当时已知的GHZ态；另一种全新态则被命名为W态。

W态的特殊优势在于：与GHZ态不同，即使丢失其中一个量子比特，该态也不会完全破坏。相反，剩余量子比特仍保持纠缠状态。这种抗损伤特性使其成为分布式计算或安全量子通信等实际应用的理想候选者，而在这些领域，粒子损失不可避免。

探测量子纠缠极大地拓展了量子计算与通信的可能性。例如在测量型量子计算领域，信息处理是通过测量纠缠态实现的，而非采用传统逻辑门。拥有能够识别三粒子W态的探测器，将使许多协议得以简化。

在量子网络领域，实现“纠缠交换”的能力关键取决于能否进行此类复杂测量。上述实验的作者指出，该实验成果“为多方系统间量子网络新协议的开发打开了大门”。

同样值得关注的是，作者强调该方法具有可扩展性：可扩展至三个以上粒子，这对构建多节点量子网络或通用量子计算机至关重要。

尽管该项实验取得了成功，但仍存在改进空间。理想结果与观测结果间的偏差部分归因于多重光子对同时发射、激光脉冲触发噪声以及单个光子间微小差异等因素，这些均可能影响最终结果的精确度。

研究团队正致力于将该方法扩展至多光子系统，并通过集成光子电路实现系统微型化，以推动实际应用。事实上，其明确目标之一是推动量子芯片的研发，将此类测量技术纳入基础架构。

与此同时，这项实验标志着实验量子物理学的一个转折点。这不仅因为它能够验证迄今无法企及的状态，更因其证明了精确可靠地操纵量子信息所需的技术已不再是遥不可及的梦想。（编译/刘丽菲）