一项新研究预测量子纠缠或许存在“金发女孩效应”

科技日报北京10月11日电 （记者刘园园）就像童话故事《金发姑娘和三只熊》中所描述的，凡事都应有度，而不能超越极限，按照这一原则行事产生的效应，人们称之为“金发女孩效应”。一项新研究预测，量子纠缠（物质与光之间相互作用的状态）也存在这种效应，并提出宇宙在“既不太快也不太慢”的情况下起源。

据物理学家组织网报道，通过研究物质和光同时存在的系统（包括宇宙在内），研究人员发现，以适中的速度经历量子相变会产生最丰富、最复杂的结构。这些结构类似于平滑、空洞的空间中的“缺陷”。研究结果发表在美国物理学会主要会刊《物理评论A》上。

在日常世界中，一种物质可以在不同的温度条件下经历相变，例如水可以在足够热或足够冷的条件下变成水蒸气或冰。但是在量子世界中，一个系统可以在绝对零度的情况下经历相变，只要改变光和物质之间互相作用的量就可以。这种相变会产生量子纠缠。

科学界普遍认为，宇宙中星团、行星系统、星系等结构的诞生源于量子相变，而且经历相变的速度越快，产生的结构就越多。最新研究否定了这种说法。

“我们的研究认为宇宙是在适中的速度中被‘烹饪’出来的。”研究者之一、美国迈阿密大学物理学教授尼尔•约翰逊说。他把经历量子相变时光和物质高度纠缠的结构比作加热牛奶和燕麦时从无到有形成的粥块。如果以恰好的速度经历相变，这种结构会更为复杂，这类似于以恰好的速度烹饪时，粥块会更好吃。

该研究涉及多种规模不同的光与物质同时存在的系统，而且它所预测的量子纠缠的“金发女孩效应”可以在理想的条件下通过实验设备实现。研究人员正试图确定能够产生加强的量子纠缠效应的精确条件，以供其他研究人员在实验环境中实现他们所预测的情况。

最新研究为如何产生、控制和操纵量子纠缠带来了启发，也为开启超快量子计算、超安全量子密码、高精度量子计量学以及量子态隐形传输等下一代未来技术提供了钥匙。