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爱因斯坦错了?量子计算机给出答案,世界本质远比想象的还要奇妙

楼下小卖部卖刮刮乐,老张每回买两张,刮之前总要念叨一句:"中没中,早就印好了。"这话没错,涂层下面的数字出厂时就定了,硬币刮下去,只是让人看见它。
日常过日子,大多是这么个道理。抽屉里的老花镜,没人看它,它也照样躺在那里。
爱因斯坦一辈子都相信,电子、光子这些最小的东西也一样,结果早就"印"好了,只是人还没本事刮开那层涂层。2026年11月6日,美国《量子杂志》刊出一篇长文,标题很直接:一条奇怪的量子定理,已经终结了爱因斯坦的实在观。

文中提到的关键实验,是英国剑桥大学的一个小团队在一台商用量子计算机上做出来的。把各方的实验摆在一起看,"刮刮乐"那样的世界,到了微观层面基本已经站不住了。
可是替代它的那幅图景更古怪,物理学家到现在也没吵出个结论。这场争论绕不开一个东西,叫波函数。
它是量子力学里描述粒子状态的那套数学,算出来的是各种结果出现的概率。问题在于,它到底算账本上记的一个数,还是仓库里实实在在的货?

爱因斯坦倾向于"账本"这一边。他觉得概率说明人知道得不全,粒子背后还有一套没找到的确定规则。
上世纪六十年代贝尔提出检验办法,此后几十年的实验一次次站到了量子力学一边,2022年的诺贝尔物理学奖就颁给了做这类实验的三位科学家。贝尔的实验排除了一类"隐藏规则",但"账本"派还留着一条退路:世界是客观实在的,波函数却只是人脑子里的信息。
2012年,英国三位物理学家普西、巴雷特和鲁道夫发表了一条定理,按三人姓氏合称,把这条退路也堵上了。这里头有段插曲。

普西起初是想替爱因斯坦找出路的,他想找到一种既保住客观实在、又不必承认波函数是实物的办法,结果正是这番寻找,反过来终结了这条路。他自己的说法是:"于是我决定转而证明这是不可能的。"
这条定理一问世,就被誉为自贝尔不等式以来量子基础研究最重要的成果。
它的检验思路说起来不难:设计一套特殊线路,按标准量子力学,某些测量结果被严格禁止,理想情况下概率正好是零。假如波函数只是对隐藏规则掌握不全的"知识",这些"禁止出现"的结果就会比定理划定的界限冒出来得更频繁。

数一数禁区里出现了多少次,就能判断是哪一边。难处在于,量子系统太娇气,一点干扰都可能让禁区里平白多出"假信号"。
剑桥团队就在这一点上下了功夫。2025年10月13日,他们公开了论文,实验做在国际商业机器公司156个量子比特的"苍鹭2型"马拉喀什超导处理器上。
此前同类检验只在离子阱和自旋系统上做过,这次换成了更贴近商用的计算平台。有意思的是,他们本来没打算去"审判"爱因斯坦。

研究人员主要是拿这条定理检查量子计算机运转得正不正常,量子力学本身被当作前提。领衔的物理学家克里斯平·巴恩斯说,初衷就是看看量子基础理论里的一条定理,能不能变成探测真正量子行为的实验工具。
为了不被机器自身的杂音骗到,团队根据这台设备实测的退相干情况,推算出一套把噪声考虑进去的误差容许范围。这就像在菜市场里听人说话,先摸清周围有多吵,再判断哪句话是真听见了。
结果相当清楚。表现最好的几对量子比特,禁区结果只占约0.17%,远低于约2.72%和2.14%两种噪声模型下的容许上限。

大多数相邻的两比特和五比特组合都越过了"知识派"的界限,研究者据此排除了这种解释。数据里还藏着一个短板。
量子比特在芯片上隔得越远,表现就越差,误差率从近距离时的约0.14%升到远距离时的6%以上,主要是因为不相邻的比特要靠额外的交换操作来回倒腾,线路变长了。机器上有156个比特,能干净利落通过检验的,只是彼此挨着的那几个。
可故事讲到这里还没完。这条定理只排除了"世界实在、波函数不实在"这一种组合。
《量子杂志》的文章指出,剩下的两条路,要么全盘接受一个客观存在却又极其离奇的实在,要么彻底放弃客观实在这个概念。后一条,正是玻尔那一派哥本哈根学者的老立场:从某种意义上说,什么都不是实在的,包括量子态本身。

定理还有个前提,它只适用于各自独立制备、物理状态也彼此独立的系统。仍有学者试图另辟蹊径保住某种实在,但正如那篇文章所说,哪怕成功了,也不会是爱因斯坦想要的那一种。
在另一条战线上,爱因斯坦近百年前的一个设想也终于做成了真实验。1927年索尔维会议上,他想让光子穿过一道能晃动的狭缝,凭狭缝的反冲判断光子走了哪条路,同时还要保住干涉条纹,借此挑战玻尔的互补原理。
这件事卡了近百年,难在狭缝太重。潘建伟团队改用单个铷原子当狭缝,相当于把乒乓球碰撞的对象从地球换成了篮球,碰撞效果一下就能看出来。

成果于2025年12月3日以编辑推荐的形式发表在《物理评论快报》上,团队观测到干涉清晰度随原子动量连续变化,证明了海森堡极限下的互补原理。差不多同一时间,美国也有人在做。
2025年7月,麻省理工学院诺贝尔奖得主克特勒领衔的团队用一万多个超冷原子排成晶格,每个原子各当一道"狭缝"。两路实验结论一致:一旦拿到光子的路径信息,干涉条纹就会消失。
2026年1月底,《人民日报》也专门刊文介绍了这项研究。剑桥实验用的那块超导芯片,本身就来自量子世界"不按常理出牌"的一面。

2025年诺贝尔物理学奖授予克拉克、德沃雷和马蒂尼斯,表彰他们在电路中发现宏观量子隧穿和能量量子化。他们的这批实验是1984年和1985年在加州大学伯克利分校完成的。
评委会说,这些实验证明量子世界的奇异特性,可以在一个大到能握在手里的系统中显现出来。四十年后,同类芯片反过来被用来追问量子世界本身,这一圈绕得颇有意思。
这些实验也不只是哲学上的较劲。一台量子计算机花大价钱造出来,到底是在按量子规律干活,还是悄悄退化成了昂贵的普通电路,这套检验恰好能当一张体检单。

剑桥团队看到的"离得越远越差",就是一份实打实的诊断。回到老张手里的刮刮乐。在日常生活的尺度上,涂层下面的数字当然早就印好了。
可到了电子和光子那一层,越来越多的实验在说,刮开之前,底下可能压根没有一个现成的数字在等着人看。爱因斯坦当年费尽心思设计的那些难题,如今成了检验最尖端仪器的考题。
比特再多一点、距离再远一点,量子特性就开始溜走,这既是今天量子计算机的短板,也给下一轮检验留了空间。饭桌上吵了一百年的那场架,还在实验室里接着往下吵。