导读：
化学系统中的粒子可能会通过远程互相作用彼此关联，这一般会随着粒子之间的距离而衰减。互相作用随距离衰减的速率决定了系统是否显示局部或非局部相关性。
比如，粒子可能只与附近（局部）粒子或远处（非局部）粒子纠缠在一起。研究人员发觉，曾经被觉得是局部的某类远程交互系统实际上可以表现出非局部的行为。
据悉，研究人员表明，量子信息可以在这种系统中以达到量子热学上限的速率传播。为此，她们的工作抨击了当初对这种系统更严格的速率限制的猜测，并且还排除了将依赖于对这种系统的这些猜测限制的存在的几种理论剖析进行概括的可能性。
研究人员的研究明显加快了传输量子信息和打算多粒子纠缠态的最新技术，进而改进了许多量子应用，比如计量学、量子估算以及量子通讯等。
正文：
1.理论与实际的差别
虽然量子计算机是一项新兴技术，仍未进行实际应用，但研究人员早已在研究约束量子技术的理论。研究人员发觉，量子信息跨越任何量子设备的速率是有限的。
这种速率限制被称为Lieb-界线。对于个别任务，在理论所容许的最佳速率和人们所设计的最佳算法可能的速率之间存在着差别。就似乎没有一家车辆制造商能想出怎样制造出达到当地高速道路限速的车型一样。
但与公路上的限速不同，信息限速是不可忽略的，它是数学基本定理的必然结果。对于任何量子任务来说量子传输速度，互相作用在一定距离外形成影响（因而传递信息）的速率是有限制的。基本规则定义了可能的最佳性能。
2.新量子合同达到量子信息理论速率极限
如今，由量子信息与计算机科学联合中心（QuICS）[1]研究员领导的一个研究小组发觉了一个量子合同，该合同在个别量子任务中达到了理论速率极限。她们的成果为设计最佳量子算法提供了新的看法，并证明还没有一个未被发觉的较低极限来阻碍作出更好设计的尝试。
同时也是联合量子研究所（JQI）[2]的研究员、美国国家标准与技术研究所（NIST）[3]的化学学家。他和朋友近来发表在《X》[4]刊物上的一篇文章中介绍了她们的新合同。
文章的主要作者JQI和QuICS的研究生MinhTran说：“理论速率极限和可实现速率之间的这些差别仍然困惑着我们，由于我们不晓得是理论速率极限太高，还是我们不够聪明来改进这些差别。”
“实际上我们没有想到这个合同会这么强悍，我们尝试了好多方式来增强边界，结果发觉这是不可能的。为此，我们对这个结果倍感激动。”
不出所料，在量子设备（如量子计算机）中发送信息的理论速率限制取决于设备的基础结构。新合同专为量子设备而设计，在这种设备中，基本建立块量子比特虽然在彼此不相邻的情况下也会互相影响。
图1|GHZ的状态合同演示（来源：X）
该团队为量子比特设计了合同，这种量子比特的互相作用随着它们之间的距离降低而减慢。新合同适用于一系列不会减缓得太快的互相作用，这涵括了许多实用的量子技术建立块中的互相作用，包括氮空位色心（-）、里德堡原子（Atoms,）、极性分子（Polar）和离子阱（Ions）。
3.合同原理
值得一提的是，该合同可以将包含在未知量子态中的信息传输给远方的量子比特，这是实现量子计算机许多优势的基本特点。这限制了信息的传输方法，并排不仅一些直接的方式，例如在新位置创建信息的副本。（这须要晓得您正在传输的量子状态。）
在新的合同中，通过量子纠缠的特点，储存在一个量子比特上的数据与它的邻位共享，因为所有这种量子比特都有助于携带信息，因而它们会协同工作将其传播到其他量子比特组。而随着量子比特数目的降低，传递信息的速率也越来越快。
可以重复此过程以不断生成更大的量子比特块，因而越来越快地传递信息。为此，量子比特的信息传送，并不是像足球场上一个接一个的传递球，更像是滚雪球一样。
但与真正的雪球不同，量子集合也可以自行展开。当这个过程反向运行时，信息被留在遥远的量子比特上量子传输速度，使所有其他的量子比特回到它们的原始状态。
当研究人员剖析这个过程时，她们发觉滚雪球的量子比特在数学学容许的理论极限下加速了信息。因为该合同达到了之前证明的极限，未来的合同应当难以赶超它。
Tran对外表示："在实践方面，该合同除了使我们才能传播信息，但是就能更快地纠缠粒子，使用纠缠的粒子，你可以做好多有趣的事情，例如以更高的精度进行检测和感应。并且快速联通信息也意味着你可以更快地处理信息。在建造量子计算机方面还有好多其他困局，但起码在基本限制方面，我们晓得哪些是可能的，什么是不可能的。"
引用：
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