局域性是所有物理的相互作用背后的一個基本原理。它說的是，每個物理系統(tǒng)只能與在它附近的其他系統(tǒng)進(jìn)行相互作用，因此若兩個相距遙遠(yuǎn)的物體之間要發(fā)生相互作用，則必須由某種中介來協(xié)調(diào)。例如，無線通信設(shè)備和移動電話能夠在遠(yuǎn)距離發(fā)送和接收信息，而在其中起到中介作用的是電磁波。

同樣地，在粒子物理學(xué)中，基本粒子（比如電子）也有著相似的行為。當(dāng)兩個相隔一定距離的基本粒子彼此施加作用力時，并不是在瞬間發(fā)生的，而是通過交換了一個粒子才實(shí)現(xiàn)的，這個粒子在局域中起到了傳遞力的作用。

物理的相互作用的局域性帶來了一個重要的結(jié)果，那就是許多物理系統(tǒng)（從黑洞到量子多體系統(tǒng)）都滿足一個特別的定律，即所謂的“面積定律”。

為了解釋這個屬性的含義，假設(shè)有兩個觀察者A和B，他們對整個物理系統(tǒng)的組成部分進(jìn)行測量。

○ 兩個虛擬的觀測者將時空和量子物理結(jié)合在了一起。| 圖片來源：Quantum Information/Harald Ritsch/?AW

A只能測量空間中一個區(qū)域內(nèi)的部分，一個邊界將這個區(qū)域與其余部分隔開；而B可以對A的區(qū)域以外的部分進(jìn)行測量。我們可以將“面積定律”粗略地解釋為，它指的是A和B所測得結(jié)果的相互關(guān)聯(lián)程度是由將A和B分割的邊界面積決定的，而非區(qū)域的體積決定。這令人有些意外，因?yàn)樵S多其他與熱力學(xué)或信息有關(guān)的物理量（如能量或熵等），通常都是隨體積變化的，而非面積。

雖然通常來說，面積定律會以空間區(qū)域的形式來表述，但將時間與空間統(tǒng)一為時空的相對論告訴我們，對物理的正確描述應(yīng)該依據(jù)時空中的局域的相互作用。這就提出了一個問題，那就是面積定律性質(zhì)是否可以被推廣到時空中的區(qū)域。

現(xiàn)在，我們假設(shè)A可以訪問某個系統(tǒng)的一部分，這個部分是被一個盒子所限制的空間。A可以在有限的時間內(nèi)在這個空間中進(jìn)行多次測量。這樣一來，她所有的測量都是在一個四維的時空盒中進(jìn)行的。B可以在A的盒子之外的時空中的任意一點(diǎn)訪問系統(tǒng)。

在一篇發(fā)表于《NPJ | 量子信息》的新論文中，物理學(xué)家研究了這個四維時空的邊界地區(qū)是否能告訴我們一些關(guān)于A和B的測量結(jié)果之間的相關(guān)性程度的信息。

○