陳根：從最速降線到量子傳輸，揭示信息處理極限_風聞

文/陳根

瞭解量子傳輸的過程可以揭示信息處理的極限。

**事實上，**完成某一過程所需的最短時間或路徑的概念在物理學中有着深厚的淵源：1696年，Bernoulli提出了著名的最速降線問題，即設A和B是鉛直平面上不在同一鉛直線上的兩點，在所有連接A和B的平面曲線中，求出一條曲線，使僅受重力作用且初速度為零的質點從A點到B點沿這條曲線運動時所需時間最短。

儘管如今最速降線問題的擺線**，即旋輪線****已為人所知。然而，這些解決方案通常不適用於更大的量子系統。**

而近日在《物理評論X》上的一項研究中，科學家將兩束相向的激光束疊加產生駐波，再將一個銫原子放入波谷，使駐波運動並改變波谷位置，測量了將原子（波包）傳輸到其15倍寬度以外的最快速度。

**研究人員發現，**原子的能量自由度越高，就越不易溢出波谷，能夠以更快的速度傳輸。然而，增加自由度需要大量能量，這就限制了傳輸的速度。相比僅存在兩個量子態的短距傳輸，長距傳輸中的原子還要經歷多級量子態，這進一步限制了速度。

量子傳輸是量子計算的關鍵，這項研究為提升其效率帶來了可能。事實上，運用神秘的量子力學的量子計算機，超越了經典牛頓物理學極限的特性，對於實現計算能力的指數級增長則成為科技界長期以來的夢想。

儘管對於當前來説，量子計算並不像傳統計算那樣具有通用性，但其作為通往一個陌生新世界的門户來到我們面前，是一個讓我們能夠以修正的定義來看待我們當前世界的入口。在更多的探索中，量子計算的大門也逐漸打開。