中国科学技术大学中科院量子信息重点实验室在量子模拟器研究中取得重要进展，该实验室李传锋教授研究组首次研制出非局域量子模拟器并模拟宇称-时间世界中的超光速现象。该成果首次展示了非局域性在量子模拟中的重要作用，完成了经典计算机无法模拟的任务，为量子模拟器的发展开拓了新的研究方向。研究成果在线发表在8月8日的《自然·光子学》上。
量子模拟器是解决特定问题的专用量子计算机，它最初是由费曼于1981年提出的。费曼认为自然界本质上是遵循量子力学的，只有用遵循量子力学的装置，即量子模拟器，才能更好地模拟它。目前量子模拟器研究中，人们更多关注的是它的量子加速能力，一个量子模拟器所操控的量子比特数越多，则其运算能力越强。然而本项研究成果首次揭示了量子模拟器的另一个重要优势，即量子非局域特性。研究组构建的非局域量子模拟器可以用来研究一些量子物理基本问题，对这类问题经典计算机在原理上是无法求解的。
宇称-时间对称理论是由美国物理学家Bender等人于2002年对量子力学进行推广而提出的。
该理论认为，我们现在认识的量子世界只是宇称-时间世界的一种特殊情况。李传锋研究组在实验上模拟了一个这样的宇称-时间世界。他们将纠缠光子对分发到两个相距25米的实验室构建非局域量子模拟器。除了纠缠光子对外，该量子模拟器还由一系列量子逻辑门及一个后选择操作构成。量子纠缠具有一种奇特的性质叫做非局域性，即存在爱因斯坦所说的“幽灵般的超距作用”：相距很远的一对纠缠粒子，当我们对其中一个粒子进行测量时，另一个粒子的状态也会瞬间坍缩。由于这种坍缩是随机的，所以一般情况下“幽灵般的超距作用”是不能超光速传输信息的。然而研究组通过后选择(成功几率50%)，使纠缠光子对中的一个光子进行宇称-时间对称演化时，量子模拟结果表明，利用量子纠缠“幽灵般的超距作用”，光子的宇称-时间对称演化能使信息以超过1.9倍的光速从一个实验室传输到另一个实验室。当然，进一步的结果证实，如果考虑整个系统(包括成功部分和失败部分)，总体上看信息的传输速度依然不会超过光速。
本成果展示了非局域量子模拟器在研究量子物理基本问题中的重要作用，同时揭示出了两个基本而有趣的问题：一是在现实世界中能否找到符合宇称-时间对称演化的量子系统，一旦找到则意味着有可能进行超光速通讯；二是在“幽灵般的超距作用”与超光速通讯之间，是否能容下一个比量子力学更基本的理论。（范琼 刘标）
