2026年的第一声惊雷

今天是2026年1月5号，新年刚开头，全球物理学界就被《Nature》这周的一篇重点评论给闹得沸沸扬扬。这篇评论文章又把大家的目光拉回到半年前2025年7月，那篇发表在《Light，Science&Applications》上、当时还挺低调的论文。

来自北京计算科学研究中心（CSRC）的薛鹏教授团队，做了一件看似违反直觉的事：他们不仅没有像传统量子计算那样极力避免系统的“能量流失”，反而通过精妙的实验，在一个被称为“非厄米（Non-Hermitian）”的系统中，精准捕捉到了两种截然不同的动力学量子相变（DQPTs）。

这可不只是一个实验成功，更像是把哲学观念给颠覆，它跟咱们说，在量子世界里头，别老想着在这满是噪音的宇宙里追求完美的封闭，倒是得学着在开放和损耗当中找新的秩序。

走出“象牙塔”的量子力学

要理解薛鹏团队的突破，我们必须先打破一个刻板印象。在过去的一个世纪里，量子力学的大厦主要建立在“厄米（Hermitian）”体系之上。这就好比我们假设所有的量子实验都在一个绝对封闭的真空“象牙塔”里进行，能量守恒，没有外界干扰。

不过，现实是残酷的。真实的量子系统无时无刻不在与环境交换能量——这就是所谓的“非厄米”系统。过去，这种与环境的相互作用（耗散、增益）被视为量子态的“杀手”，是必须被消灭的噪音。

但北京计算科学研究中心的科学家们反其道而行之。他们利用单光子量子行走平台，人为地引入了“损耗”和“增益”，构建了一个完全可控的非厄米系统。在这个系统里，能量不再守恒，但一种新的对称性——PT对称性（Parity-TimeSymmetry）成为了新的守护神。

“双正交”：看清真相的第二双眼睛

这项研究最核心的“独门绝技”，在于它揭示了我们在非厄米系统中长期以来的观测盲区。

在传统观测中（科学家称之为“自正规”基底），我们往往看不清非厄米系统内部复杂的动力学变化。而薛鹏团队在实验中证实，必须戴上一副特制的“眼镜”——也就是“双正交（Biorthogonal）”基底，才能真正看清非厄米系统中的拓扑相变真相。

实验结果令人震惊：在光子的量子行走中，研究团队清晰地看到了“自正规”和“双正交”两种机制下截然不同的相变图景。特别是在双正交视角下，系统展现出了某种独特的拓扑稳定性，这种稳定性在传统视角下是完全不可见的。这就像是我们在混乱的噪音中，通过改变聆听的方式，突然听到了隐藏的交响乐。

从“避害”到“趋利”的技术跨越

为什么《Nature》要在半年后特意回顾这项成果？因为这不仅是基础物理的胜利，更是量子技术路线图的一次修正。

这项研究表明，咱们能通过操控增益损耗比来精准把控拓扑边界，这就意味着，未来的量子传感器（QuantumSensors）说不定就不用那个又贵又脆弱的绝对零度真空环境。借助非厄米系统特有的「奇异点（ExceptionalPoints）」效应，新一代传感器对微小扰动的敏感度会呈指数级往上蹿。

想象一下，利用这种原理制造的探测器，不再视环境噪音为干扰，而是将其作为一种动力学资源加以利用。这直接为高灵敏度的量子传感和新型拓扑器件开辟了一条从未有过的“捷径”。

笔者的独家思考：量子工程的“耗散时代”

在我看来，薛鹏教授团队的这项工作，标志着量子工程正在从“真空时代”迈向“耗散时代”。

长久以来，我们都在试图“保护”量子比特免受环境侵害，这导致量子计算机的造价极其昂贵且难以扩展。而北京科学家们的发现暗示了另一种可能：既然无法完全隔绝环境，不如在这个开放系统中建立新的规则。

这不仅仅是物理学上的突破，更是一种工程哲学的胜利。它证明了在特定对称性（如PT对称）的保护下，即便是一个“漏水”的系统，也能表现出完美的、甚至传统封闭系统所不具备的量子有序性。这或许才是通往实用化量子技术的真实道路——不是对抗混乱，而是驾驭混乱。

如果未来的量子计算机因为采用了这种“非厄米”架构，不再需要庞大的稀释制冷机，甚至可以像手机一样便携，但代价是其底层逻辑变得极其复杂难懂，你认为这值得吗？

欢迎在评论区留下你的看法，让我们一起探讨这扇刚刚被推开的“非厄米”大门后的无限可能。

声明：本文的内容90%以上为自己的原创，少量素材借助AI帮助。但是，本文所有内容都经过自己严格审核。图片素材全部都是来源真实素材简单加工。所写文章宗旨为：专注科技热点的解读，用简单的语言拆解复杂的问题，无低俗等不良的引导，望读者知悉。