量子科技重大突破！拓撲編碼抗幹擾 解決「幽靈糾纏」脆弱難題

南非金山大學與中國湖州大學的跨國研究團隊，在《自然通訊》發表革命性發現：透過拓撲結構編碼量子資訊，能有效抵抗環境雜訊幹擾，解決長期困擾量子技術的「糾纏態不穩定」問題。這項突破將大幅提升量子電腦與全球量子網路的可靠性。

研究主持人、金山大學物理系安德魯·福布斯教授指出：「我們發現拓撲結構在雜訊環境中具有強大的資訊編碼能力。」團隊透過精密設計量子波函式，即使量子糾纏開始崩解，仍能保持核心資訊的完整性。這種技術猶如為脆弱的量子資訊穿上防護衣。

量子糾纏被愛因斯坦稱為「幽靈般的超距作用」，是量子運算與通訊的核心技術。但在現實環境中，背景光源、雜散訊號或光子流失等幹擾，常使糾纏態在瞬間瓦解。過往的保護策略效果有限，而新方法改從拓撲結構著手，創造出驚人的抗雜訊能力。

共同作者羅伯特·德梅洛·科克教授解釋：「這相當於將量子資訊數位化。」由於拓撲觀測值僅呈現整數特徵（如-2、-1、1、2），使量子訊號具備離散特性。就像數位訊號比類比訊號更抗雜訊，離散化的量子資訊需要更強的幹擾才會產生變化。

這項技術突破可應用於：
1. 提升量子電腦在真實環境的運算穩定性
2. 建構更可靠的全球量子通訊網路
3. 開發基於量子糾纏的先進醫療影像系統
4. 創造新一代人工智慧運算架構

福布斯教授強調：「正如數位技術推動古典計算革命，量子數位訊號將使量子技術真正走向實用化。」這項研究為量子科技落地應用掃除關鍵障礙，相關成果已發表於2025年3月26日的《自然通訊》期刊。