量子糾纏，這個讓愛因斯坦終其一生都感到不安的現象，長期以來只能在精心設計的實驗室環(huán)境中、對極少數粒子進行驗證。

現在，這道墻被打破了。

洛斯阿拉莫斯國家實驗室的物理學家艾倫·謝伊帶領團隊，開發(fā)出一種能夠直接測量真實固體材料內部量子糾纏的新方法，并在2026年美國物理學會全球物理峰會上正式發(fā)布這一成果。更關鍵的是，這套方法在雜亂、不純凈的現實材料中同樣有效。"我們發(fā)現它百分之百有效，"謝伊直接說道。

要理解這個突破意味著什么，得先弄清楚為什么量子糾纏在固體材料里那么難測量。

量子糾纏，簡單來說，就是兩個或多個粒子之間存在一種超越經典物理的神秘關聯(lián)：無論相距多遠，對其中一個粒子的測量會瞬間影響另一個粒子的狀態(tài)。在量子計算、量子通信領域，糾纏是最核心的資源，是一切量子優(yōu)勢的來源。

但問題在于，傳統(tǒng)的糾纏測量方法，比如貝爾測試，是專門為少數孤立粒子設計的。當你面對的是一塊固體材料，里面有數萬億個相互碰撞、彼此影響的原子，這些方法立刻就失效了。材料是雜亂的、有缺陷的、有噪音的，而量子效應卻極其微弱而脆弱，兩者簡直是天生的死對頭。

過去幾十年里，理論物理學家已經預測，很多有趣的量子材料，例如量子自旋液體、拓撲絕緣體，以及各類磁性晶體，其內部的粒子應該存在大量糾纏。但"應該存在"和"能夠測量"之間，始終橫亙著一道巨大的技術鴻溝。

謝伊團隊的解決方案，來自一個出乎意料的方向：他們沒有發(fā)明新的實驗裝置，而是給一項存在了將近70年的技術裝上了全新的數學大腦。

這項技術就是中子散射。自20世紀50年代以來，科學家就在用它研究材料的微觀結構，原理很簡單：向材料發(fā)射中子束，觀察中子被彈開的方式，從散射的角度和能量里反推出材料內部的原子排列和量子狀態(tài)。這是一把經典的探針，用起來得心應手，但從沒有人用它來直接量化糾纏。

謝伊團隊的關鍵一步，是把中子散射數據與一個名為"量子費舍爾信息"的數學量結合起來。量子費舍爾信息，簡稱QFI，是一個能夠充當"糾纏度量儀"的數學工具：它不需要追蹤每一個粒子的狀態(tài)，而是通過分析整體信號，告訴科學家至少需要有多少粒子處于糾纏狀態(tài)，才能產生觀測到的這些數據。

這個思路本身并不全新，早期研究已經提出QFI可以作為糾纏的指示器，但一直缺少清晰、可操作的實驗實現路徑。謝伊團隊的工作，正是將理論構想轉化為了實驗室里真實可用的工具，補上了這最后一塊拼圖。

為了驗證方法的可靠性，研究團隊選擇了一種由鉀、銅和氟組成的磁性晶體作為測試對象，這種材料已經有成熟的理論模型和精確的數值模擬結果。實驗測量出的QFI曲線，與理論預測曲線高度吻合。密蘇里大學助理教授龐圖斯·勞雷爾評價說，兩條曲線之間的吻合程度"非常令人信服"。

這一結果意味著，這套方法不僅在理想條件下可行，在存在雜質和結構缺陷的真實材料中同樣穩(wěn)健可靠。

這個"百分之百有效"，分量很重。

研究人員下一步計劃將目光對準量子相變的臨界區(qū)域，也就是材料在量子效應驅動下突然改變狀態(tài)的那個臨界點，類似于水結冰的過程，但驅動力是純粹的量子漲落。理論預測在這些臨界點附近，量子糾纏會急劇放大，但現有模型往往在這里失效。如果能直接測量這一區(qū)域的糾纏強度，將為量子物理的基礎理論提供前所未有的實驗證據。

從更長遠的眼光看，這套方法一旦在更多材料體系中得到驗證，將成為篩選和設計量子計算硬件的核心工具。哪些材料具備足夠強的糾纏，可以支撐穩(wěn)定的量子比特？哪些材料在高溫下還能維持量子相干性？這些問題的答案，過去只能靠理論猜測，現在終于有了直接檢驗的手段。

量子糾纏，這個愛因斯坦稱之為"鬼魅般的超距作用"的現象，正在從哲學爭論走向工程現實。