量子物理学有多诡异 答案可能无法估量

爱因斯坦(Albert Einstein)曾有句著名的话说，量子力学应允许两个物体在很长的距离内立即影响彼此的行为，他称之为“远距离的怪异动作”1。他去世数十年后，实验证实了这一点，但直到今天，仍不清楚确切的性质是远处物体之间允许多少协调。现在，有五位研究人员说他们已经解决了一个理论上的问题，该问题从原理上讲是未知的。

团队的165页论文出现在arXiv预印本资料库2上，尚未经过同行评审。如果能够解决问题，它可以一举解决纯数学，量子力学和称为复杂性理论的计算机科学分支中的许多相关问题。特别是，它回答了一个已经解决了40多年的数学问题。

如果他们的证明成立，“这是一个超级美丽的结果”，荷兰代尔夫特理工大学理论量子物理学家斯蒂芬妮·韦纳说。

本文的核心是复杂性定理的证明，该定理与算法的效率有关。较早的研究表明，该问题在数学上等同于远距离的鬼动作问题，也称为量子纠缠。

该定理涉及一个博弈论问题，一个由两个玩家组成的团队即使不被允许互相交谈，也能够通过量子纠缠来协调他们的行为。与没有量子纠缠的玩家相比，这使两个玩家都能“赢得”更多的钱。这组作者表明，但这两个参与者本质上不可能计算出最佳策略。这意味着不可能计算出理论上可以达到多少协调。帕萨迪纳加州理工学院的合著者托马斯·维迪克(Thomas Vidick)说：“没有任何一种算法可以告诉您量子力学中最大的违背是什么。”

“令人惊讶的是，量子复杂性理论一直是证明的关键，”伦敦大学学院的量子信息理论家托比·库比特(Toby Cubitt)说。

1月14日发表该论文后，报纸的消息迅速在社交媒体上传播，令人兴奋。“我认为这将成为那些可能需要100年才能回答的复杂性理论问题之一，”新加坡新兴公司Horizo​​n Quantum Computing首席执行官约瑟夫·菲茨西蒙斯(Joseph Fitzsimons)发推文说。

另一位物理学家，维也纳奥地利科学院的MateusAraújo说道：“我在这里砸砖块。”“我从没想过我会一生解决这个问题。”

可观察的性质

在纯数学方面，在法国数学家和菲尔兹奖得主Alain Connes之后，该问题被称为Connes嵌入问题。这是运算符理论中的一个问题，它是数学的一个分支，它本身源于1930年代提供量子力学基础的努力。运算符是数字矩阵，可以具有有限或无限数量的行和列。它们在量子理论中起着至关重要的作用，由此每个运算符都对物理对象的可观察属性进行编码。

在1976年的论文3中，康纳斯使用算子的语言问道，具有无限多个可测量变量的量子系统是否可以由数量有限的简单系统近似。

但是维迪克和他的合作者的论文表明，答案是否定的：原则上，存在不能用“有限”系统近似的量子系统。根据物理学家鲍里斯·特雷尔森(Boris Tsirelson)4的工作，他重新提出了这个问题，这也意味着，不可能计算出两个这样的系统在纠缠时可以在整个空间中显示的相关量。

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