量子心靈感應成真！雷射操控離子突破邏輯極限

物理學家近期在真實量子電腦上完成了一場顛覆認知的量子遊戲。這項突破性實驗利用雷射精準操控晶片上的離子，成功探索量子位元（qubit）的奇異特性。研究團隊創造出特殊的糾纏粒子結構，證明當今量子電腦在某些任務上已能超越傳統策略，且表現出驚人的穩定性。

想像一場微觀尺度的跳棋遊戲——只不過棋子換成了單個離子，棋盤則是雷射精準控制的微小網格。這正是科羅拉多大學理論物理學家團隊在《物理評論快報》發表的最新研究。他們設計的新型量子遊戲特別針對真實量子硬體執行，這種電腦利用原子等粒子進行複雜運算。

研究團隊在Quantinuum公司開發的H1量子電腦上測試遊戲，這項合作研究揭示了當代量子裝置的驚人潛力。共同作者Rahul Nandkishore教授表示：「小型量子裝置正快速問世，這讓我們不禁要問：它們究竟能做什麼？」

量子電腦的運作原理與傳統電腦截然不同。一般電腦使用位元（0或1），量子電腦則依賴量子位元——這些由原子構建的單元能同時處於0和1的疊加態。Quantinuum物理學家David Stephen指出：「控制量子位元極具挑戰性。」

為探索操控量子實體的新方法，研究人員將量子位元網路組合成「拓撲物態」——類似微小的量子結結構。這種特殊排列讓團隊能進行數學遊戲，同時避免幹擾量子電腦運作，解決了該技術的重大難題。

量子遊戲其實並非新概念，早在首臺量子電腦問世前就已存在。1990年物理學家David Mermin提出，理論上玩家可透過糾纏粒子協調答案，這種看似不可能的現象被戲稱為「量子偽心靈感應」。但實際在量子電腦中建立粒子糾纏絕非易事，些微幹擾就可能破壞粒子關聯。

研究團隊改用創新方法，利用Quantinuum的H1系統進行實驗。這個手掌大小的晶片使用雷射控制最多20個鐿離子，研究人員將這些離子排列成二維網格，創造出特殊的「拓撲序」糾纏結構。Nandkishore解釋：「這種全域性糾纏模式具有驚人的穩定性，區域性幹擾不會破壞整體結構。」

實驗結果顯示，研究人員扮演量子玩家時，成功實現「偽心靈感應」的機率高達95%以上，即使加入外部幹擾和額外玩家，仍能保持穩定表現。這證明當今量子電腦已能在特定情況下，展現超越最佳傳統策略的能力。

Nandkishore強調，雖然這項遊戲本身不解決實際問題，但它揭示量子電腦在保持效能的同時擴大規模的可能性。「這項研究證明瞭量子裝置已具備超越經典策略的能力，而且這種優勢具有可擴充套件性和穩健性。」