Nature重磅發(fā)文，物理定律要改寫(xiě)？

2026年的第一聲驚雷
? ?今天是2026年1月5號(hào)，新年剛開(kāi)頭，全球物理學(xué)界就被《Nature》這周的一篇重點(diǎn)評(píng)論給鬧得沸沸揚(yáng)揚(yáng)。這篇評(píng)論文章又把大家的目光拉回到半年前2025年7月，那篇發(fā)表在《Light，Science&Applications》上、當(dāng)時(shí)還挺低調(diào)的論文。
? ?來(lái)自北京計(jì)算科學(xué)研究中心（CSRC）的薛鵬教授團(tuán)隊(duì)，做了一件看似違反直覺(jué)的事：他們不僅沒(méi)有像傳統(tǒng)量子計(jì)算那樣極力避免系統(tǒng)的“能量流失”，反而通過(guò)精妙的實(shí)驗(yàn)，在一個(gè)被稱為“非厄米（Non-Hermitian）”的系統(tǒng)中，精準(zhǔn)捕捉到了兩種截然不同的動(dòng)力學(xué)量子相變（DQPTs）。
? ?這可不只是一個(gè)實(shí)驗(yàn)成功，更像是把哲學(xué)觀念給顛覆，它跟咱們說(shuō)，在量子世界里頭，別老想著在這滿是噪音的宇宙里追求完美的封閉，倒是得學(xué)著在開(kāi)放和損耗當(dāng)中找新的秩序。

走出“象牙塔”的量子力學(xué)
? ?要理解薛鵬團(tuán)隊(duì)的突破，我們必須先打破一個(gè)刻板印象。在過(guò)去的一個(gè)世紀(jì)里，量子力學(xué)的大廈主要建立在“厄米（Hermitian）”體系之上。這就好比我們假設(shè)所有的量子實(shí)驗(yàn)都在一個(gè)絕對(duì)封閉的真空“象牙塔”里進(jìn)行，能量守恒，沒(méi)有外界干擾。
? ?不過(guò)，現(xiàn)實(shí)是殘酷的。真實(shí)的量子系統(tǒng)無(wú)時(shí)無(wú)刻不在與環(huán)境交換能量——這就是所謂的“非厄米”系統(tǒng)。過(guò)去，這種與環(huán)境的相互作用（耗散、增益）被視為量子態(tài)的“殺手”，是必須被消滅的噪音。
? ?但北京計(jì)算科學(xué)研究中心的科學(xué)家們反其道而行之。他們利用單光子量子行走平臺(tái)，人為地引入了“損耗”和“增益”，構(gòu)建了一個(gè)完全可控的非厄米系統(tǒng)。在這個(gè)系統(tǒng)里，能量不再守恒，但一種新的對(duì)稱性——PT對(duì)稱性（Parity-TimeSymmetry）成為了新的守護(hù)神。

“雙正交”：看清真相的第二雙眼睛
? ?這項(xiàng)研究最核心的“獨(dú)門(mén)絕技”，在于它揭示了我們?cè)诜嵌蛎紫到y(tǒng)中長(zhǎng)期以來(lái)的觀測(cè)盲區(qū)。
? ?在傳統(tǒng)觀測(cè)中（科學(xué)家稱之為“自正規(guī)”基底），我們往往看不清非厄米系統(tǒng)內(nèi)部復(fù)雜的動(dòng)力學(xué)變化。而薛鵬團(tuán)隊(duì)在實(shí)驗(yàn)中證實(shí)，必須戴上一副特制的“眼鏡”——也就是“雙正交（Biorthogonal）”基底，才能真正看清非厄米系統(tǒng)中的拓?fù)湎嘧冋嫦唷?br/>? ?實(shí)驗(yàn)結(jié)果令人震驚：在光子的量子行走中，研究團(tuán)隊(duì)清晰地看到了“自正規(guī)”和“雙正交”兩種機(jī)制下截然不同的相變圖景。特別是在雙正交視角下，系統(tǒng)展現(xiàn)出了某種獨(dú)特的拓?fù)浞€(wěn)定性，這種穩(wěn)定性在傳統(tǒng)視角下是完全不可見(jiàn)的。這就像是我們?cè)诨靵y的噪音中，通過(guò)改變聆聽(tīng)的方式，突然聽(tīng)到了隱藏的交響樂(lè)。

從“避害”到“趨利”的技術(shù)跨越
? ?為什么《Nature》要在半年后特意回顧這項(xiàng)成果？因?yàn)檫@不僅是基礎(chǔ)物理的勝利，更是量子技術(shù)路線圖的一次修正。
? ?這項(xiàng)研究表明，咱們能通過(guò)操控增益損耗比來(lái)精準(zhǔn)把控拓?fù)溥吔纾@就意味著，未來(lái)的量子傳感器（QuantumSensors）說(shuō)不定就不用那個(gè)又貴又脆弱的絕對(duì)零度真空環(huán)境。借助非厄米系統(tǒng)特有的「奇異點(diǎn)（ExceptionalPoints）」效應(yīng)，新一代傳感器對(duì)微小擾動(dòng)的敏感度會(huì)呈指數(shù)級(jí)往上躥。
? ?想象一下，利用這種原理制造的探測(cè)器，不再視環(huán)境噪音為干擾，而是將其作為一種動(dòng)力學(xué)資源加以利用。這直接為高靈敏度的量子傳感和新型拓?fù)淦骷_(kāi)辟了一條從未有過(guò)的“捷徑”。

筆者的獨(dú)家思考：量子工程的“耗散時(shí)代”
? ?在我看來(lái)，薛鵬教授團(tuán)隊(duì)的這項(xiàng)工作，標(biāo)志著量子工程正在從“真空時(shí)代”邁向“耗散時(shí)代”。
? ?長(zhǎng)久以來(lái)，我們都在試圖“保護(hù)”量子比特免受環(huán)境侵害，這導(dǎo)致量子計(jì)算機(jī)的造價(jià)極其昂貴且難以擴(kuò)展。而北京科學(xué)家們的發(fā)現(xiàn)暗示了另一種可能：既然無(wú)法完全隔絕環(huán)境，不如在這個(gè)開(kāi)放系統(tǒng)中建立新的規(guī)則。
? ?這不僅僅是物理學(xué)上的突破，更是一種工程哲學(xué)的勝利。它證明了在特定對(duì)稱性（如PT對(duì)稱）的保護(hù)下，即便是一個(gè)“漏水”的系統(tǒng)，也能表現(xiàn)出完美的、甚至傳統(tǒng)封閉系統(tǒng)所不具備的量子有序性。這或許才是通往實(shí)用化量子技術(shù)的真實(shí)道路——不是對(duì)抗混亂，而是駕馭混亂。
? ?如果未來(lái)的量子計(jì)算機(jī)因?yàn)椴捎昧诉@種“非厄米”架構(gòu)，不再需要龐大的稀釋制冷機(jī)，甚至可以像手機(jī)一樣便攜，但代價(jià)是其底層邏輯變得極其復(fù)雜難懂，你認(rèn)為這值得嗎？
? ?歡迎在評(píng)論區(qū)留下你的看法，讓我們一起探討這扇剛剛被推開(kāi)的“非厄米”大門(mén)后的無(wú)限可能。
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