近日，五位学者发表了一篇长达165页的论文，轰动了学术界。他们用纯数学与算法之间联系的证明，将困扰爱因斯坦和学术界多年的“量子纠缠”推向了一个新的高度。他们的论证表明，这个问题的答案原则上是不可知的。专家感叹：没想到我有生之年能解决这个问题。 去年，科学家首次拍到“量子纠缠”照片，引爆网络。爱因斯坦死不承认的“鬼”终于有了铁证。量子纠缠 现在，纯数学与算法之间联系的证明将“量子怪诞”推向了一个全新的高度。 爱因斯坦有一句名言，量子力学应该允许两个物体在很远的距离上瞬间影响彼此的行为，他称之为“幽灵般的超距作用”。 在他死后几十年，实验证实了这一点，但直到今天仍不清楚大自然允许远处物体协调的程度。 五位研究人员最近表示，他们已经解决了一个理论问题，表明这个问题的答案在原则上是不可知的。 研究团队的165页论文，标题为“MIP*=RE”，发表在arXiv上，但尚未经过同行评审。如果得到证实，它可以一举解决纯数学、量子力学和计算机科学的一个分支“复杂性理论”中的许多相关问题。 特别是，它解决了一个40多年来仍未解决的数学问题。 1。研究成果从冯·诺依曼代数理论的角度反驳了Connes的嵌入猜想 论文证明了由经典验证和多量子理论验证相互作用决定的语言范畴MIP，等价于递归可枚举语言的类RE。 研究人员证明，它建立在量子低级测试的基础上，整合了最近的新成果，并将其与递归压缩框架相结合。研究成果的直接作用是有效地将Halting问题简化为两个人的非局域量子纠缠值为1或至多为1、2的问题。 量子纠缠值的不确定性意味着对Tsirelson问题的否定回答：研究人员表明，量子张量积相关集的闭包Cqa严格包含在量子交换相关集Cqc中。研究结果从冯诺依曼代数理论的角度反驳了Connes的嵌入猜想理论。 论文摘要 换句话说，这项研究的意义如下： (1)有一个协议，两个纠缠的证明者可以说服多项式时间测试者解决任何问题的答案可计算问题(!!)，或者给定的图灵机真的停止运行了。 (2)在类似于Bell/CHSH游戏的两人证明游戏中，对于A和B，他们在无限次纠缠中的表现明显好于在任何有限次纠缠中的表现。 (3)没有算法可以估计出一个二人证明游戏的纠缠值（即无法估计出B赢得游戏的概率）。相反，这个问题等同于停机问题。 (4)A和B之间存在某些类型的相关性，可以使用无限纠缠生成，但不能用任何有限纠缠来近似。 (5)Connes的嵌入猜想是错误的，它起源于20世纪70年代算子代数理论的中心猜想。 二、专家热议：没想到有生之年能解决这个问题 如果他们的证明成立，“这将是一个超级漂亮的结论”，荷兰代尔夫特理工学院Stephanie说Wehner，大学的理论量子物理学家。 这篇论文的核心是复杂性理论中一个定理的证明，它关系到算法的效率。较早的研究表明，这个问题在数学上等同于“幽灵般的超距作用”问题，也称为“量子纠缠”。 这个定理涉及一个博弈论问题，其中两个玩家组成的团队能够通过量子纠缠协调他们的行动，即使他们不允许彼此交谈。与没有量子纠缠的情况相比，这允许两个玩家“赢得”更多的钱。 作者指出，这两个参与者本质上是不可能计算出最优策略的。这意味着无法计算他们理论上可以实现多少协调。“没有算法可以告诉你量子力学中的最大违反是多少，”加州理工学院论文的合著者ThomasVidick说。 伦敦大学学院的量子信息理论家TobyCubitt说：“令人惊奇的是，量子复杂性理论已经成为证明的关键。 两天前论文发表后，有关该论文的消息迅速在社交媒体上传播开来。”媒体，引起了不小的轰动。JosephFitzsimons发推文 “我认为这是一个复杂的理论问题，可能需要100年才能回答。祝贺所有参与这项研究的学者。”JosephFitzsimons发推文，总部位于新加坡的首席执行官初创公司Horizo??nQuantumComputing。MateusAraújo评论道 “该死！”奥地利科学院（维也纳）的另一位物理学家MateusAraújo说：“我从没想过我会在有生之年看到这个问题得到解决。” 3.论文结论：原则上，量子系统不能用“有限”来近似 在纯数学中，在法国数学家、菲尔兹奖得主AlainConnes之后，这个问题被称为ConnesConnesembeddingproblem。这是算子理论中的一个问题，是1930年代为量子力学提供基础的努力的一个分支。 运算符是那些可以具有有限或无限行数和列数的矩阵。它们在量子理论中起着至关重要的作用，每个算符都对物理对象的可观察属性进行编码。 在1976年的论文《ClassificationofInInjectiveFactorsCasesII1,II∞,IIIλ,λ≠1》中，Connes用算子的语言提出了具有无限多可测变量的量子系统是否可以用简单系统来近似的问题 但这篇论文表明答案是否定的：原则上，量子系统不能用“有限”来近似。 物理学家BorisTsirelson重新定义了这个问题，根据他的研究，这也意味着无法计算两个这样的系统在纠缠时在空间上表现出的相关量。 第四，研究结果可能没有技术意义，因为所有的应用都使用“有限”的量子系统 这个证明让社会上很多人感到惊讶。“我确信Tsirelson的问题已经得到解答，”Araújo在评论中补充道，并补充说结果动摇了他的基本信念，即“在某种模糊的意义上，自然本质上是有限的。” 但研究人员才刚刚开始了解结果的含义。量子纠缠是量子计算和量子通信等新兴领域的核心，可用于创建超安全网络。 特别是，通过测量通信系统中纠缠对象之间的相关量，可以证明它是安全的，不会被窃听。 Wehner说，但结果在技术上可能没有意义，因为所有应用程序都使用“有限”量子系统。事实上，她说，甚至很难想象在一个本质上是“无限”的系统上测试“量子怪异”的实验。 复杂性理论、量子信息和数学的融合意味着很少有研究人员声称已经掌握了这篇论文的每一个方面。康纳斯说他没有资格发表评论。但他补充说，他对事件发展到如此程度感到惊讶。“问题可以这么深，我从来没有预见到这一点，太不可思议了！”该论文由德克萨斯大学奥斯汀分校和多伦多大学的五名研究人员共同撰写。论文第一作者为悉尼科技大学量子软件与信息中心季正峰教授。季正峰 季正峰（ZhengfengJi）是悉尼科技大学工程与信息技术学院量子软件与信息中心教授。多年来一直致力于量子计算机科学的研究，主要研究方向包括量子算法、量子复杂性理论、量子密码学等。 2002年和2007年分别获得本系学士和博士学位清华大学计算机科学与技术专业，师从应铭生教授。毕业后在中国科学院软件研究所任助理研究员。后来他移居安大略省滑铁卢，2008年在周界理论物理研究所和2011年在滑铁卢大学量子计算研究所担任博士后研究员。HenryYuen 论文通讯作者HenryYuen是多伦多大学计算机科学与数学（联合聘任）助理教授。他是CS理论组和量子信息与量子控制中心的成员。他还是滑铁卢大学量子计算研究所的成员。他的研究重点是量子计算、复杂性理论、密码学和信息论之间的相互作用。
