1.媒體來源:
外媒 Phys.org
2.記者署名:
Sadie Harley
3.完整新聞標題:
Researchers discover universal rules of quantum entanglement across all
dimensions
4.完整新聞內文:
一組理論研究人員利用熱有效理論展示了量子糾纏在所有維度上遵循通用規則。他們的研
究已於《物理評論快報》線上發表。
「這項研究是首次將熱有效理論應用於量子資訊的範例。研究結果顯示了這種方法的有效
性，我們希望進一步發展此方法，以更深入理解量子糾纏結構，」主要作者、九州大學高
等研究院副教授楠木悠也表示。
在經典物理學中，相距甚遠的兩個粒子會獨立行為。然而，在量子物理學中，無論兩粒子
間的距離多遠，它們都能展現強烈的相關性。這種量子相關性被稱為量子糾纏。
量子糾纏是量子技術（如量子計算和量子通信）的基礎現象，理解其結構在理論和實踐上
都至關重要。
用於量化量子糾纏的關鍵指標之一是雷尼熵（Rényi entropy）。雷尼熵量化了量子態的
複雜性及資訊分佈，在量子態分類及評估模擬量子多體系統的可行性中扮演關鍵角色。
此外，雷尼熵在研究黑洞資訊丟失問題的理論研究中是一個強大的工具，並經常出現在量
子引力的背景下。
然而，揭示量子糾纏的結構對理論物理學和量子資訊理論來說都是一個挑戰。然而，迄今
為止的大多數研究僅限於（1+1）維系統，即1個空間維度加時間維度。在更高維度中，分
析量子糾纏的結構變得顯著困難。
由楠木悠也、東京大學卡弗里宇宙物理與數學研究所（Kavli IPMU, WPI）及加州理工學
院教授大栗博司以及加州理工學院研究員Sridip Pal領導的研究小組通過將粒子物理學領
域發展的理論技術應用於量子資訊理論，展示了高維量子糾纏結構的通用特性。
研究團隊專注於熱有效理論，這一理論近期在粒子物理學高維理論分析中取得了重大進展
。這是一個理論框架，旨在從複雜系統中提取通用行為，基於可觀測量通常僅由少數參數
表徵的理念。
通過將此框架引入量子資訊理論，團隊分析了高維量子系統中雷尼熵的行為。雷尼熵由一
個稱為複本數的參數表徵。團隊證明，在複本數較小的範圍內，雷尼熵的行為普遍由少數
參數控制，例如理論中的關鍵物理量—卡西米爾能量。
此外，通過利用這一結果，團隊闡明了糾纏譜在特徵值較大的區域中的行為。他們還研究
了根據評估雷尼熵的方法不同，通用行為的變化情況。這些發現不僅適用於（1+1）維，還
適用於任意時空維度，這標誌著對高維量子糾纏結構理解的重大進展。
研究人員的下一步是進一步概括和完善這一框架。這項工作首次證明了熱有效理論可以有
效應用於高維量子糾纏結構的研究，且仍有很大空間進一步發展此方法。
通過改進針對量子資訊應用的熱有效理論，研究人員可能更深入理解高維系統中的量子糾
纏結構。
在應用方面，這項研究的理論洞見可能會改善高維量子系統的數值模擬方法，提出分類量
子多體態的新原則，並促進對量子引力的量子資訊理論理解。這些進展為未來廣泛且具影
響力的應用提供了希望。
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https://phys.org/news/2025-08-universal-quantum-entanglement-dimensions.html
6.備註:
https://journals.aps.org/prl/pdf/10.1103/fsg7-bs7q