量子斯格明子在糾纏被破壞後依然存續

编辑者: Svitlana Velhush

在賓夕法尼亞大學的實驗室裡 賓夕法尼亞大學 工程師們製造出一枚晶片,在其上,即使光子的糾纏被徹底破壞,量子斯格明子仍能保持其拓撲結構。這項發表於 30年2026月 《 Nature Physics》的發現表明,拓撲性質能夠經受住最脆弱的量子聯繫之一的喪失。

由 梁峰 領導、並有第一作者 趙浩琦 參與的團隊,在 辛格奈米技術中心製作出了一枚微型晶片。晶片上生成了一對糾纏光子,隨後對其中一個光子施加了特徵性的偏振圖樣——量子斯格明子。研究人員接著將這一圖樣的拓撲性質傳遞到兩個光子的共同量子態上。當系統受到越來越強的干擾(包括雜散光)時,糾纏消失了,但斯格明子中偏振態繞行次數的決定性數值仍保持不變。

想像髮絲中的一個漩渦:單根髮絲可以移動,但整體的圖樣與旋轉方向依然保持。斯格明子的拓撲不變量正是如此——只要未超過臨界破壞閾值,它就不受局部擾動的影響。即使在糾纏消失之後,仍保留著更為普遍的量子關聯,可透過量子 discord(量子失協)來測量。

這改變了人們對未來量子網路中如何保護資訊的認識。與其僅依賴脆弱的糾纏,不如將資料編碼於穩健的拓撲圖樣之中,這些圖樣能更長久地承受干擾。這一發現也加深了對拓撲與量子關聯之間整體聯繫的理解。

在專門設計的晶片上所獲得的結果證實,拓撲能夠獨立於糾纏而存在,為更可靠的量子通訊與計算開闢了道路。

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來源

  • Quantum skyrmions outlast entanglement, hinting at more resilient networks

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