哥本哈根大學奈爾斯波爾研究所的研究人員制作了一種厚度為13納米、線長為1毫米的氮化硅薄膜“光子鼓”——。當光子擊中膠片時,微型鼓就會嗡嗡作響。
雖然鼓很小,但它本身什么都不是。真正令人興奮的是,科學家用原子云纏繞鼓。雖然物體屬于宏觀和微觀領域,但毫米波與原子云之間的量子糾纏——突破了量子力學認知的極限。
高級研究員尤金波爾茲克(Eugene Polzik)說:“物體越大,它們之間的距離就越遠,從基礎和應用的角度來看,它們的量子糾纏就越有趣。”
量子糾纏是比鬼更神秘的概念之一,它描述了獨立于時間和空間而存在的物體之間的聯系。
無論相隔多遠,或者過了多少年,糾纏體系的局部變化都會立刻導致其他部分的變化。
愛因斯坦不止一次將這一概念稱為“幽靈般的遠距離作用”,認為它顯示的是理論(量子力學)的不足,而不是這類奇異事物的真實存在。
經過一個世紀的量子物理探索,我們不僅為這種幽靈般的效應留下了立足點,甚至開拓了一個令人震驚的應用領域。
尼爾斯波爾研究所的量子物理學家米恰帕尼亞克說:“量子力學就像一把雙刃劍。它為我們提供了偉大的新技術,但也限制了測量的準確性。”
當粒子與其他物體相互作用時,它們的不確定性不會立即消失,而是會以一種復雜的方式組合在一起。幸運的是,我們可以通過數學工具描述這種不確定性。同時,量子計算機依賴于這些描述不確定性的數學。當然,量子計算機需要在硬件上確定量子的自旋方向。
這就是為什么最新的突破如此重要。——肉眼鼓在光子的沖擊下輕微振動。能夠在更大范圍內觀察量子糾纏,知道它們的量子概率是如何結合的,并涉及各種材料,就像為生物學家發明第一臺顯微鏡一樣有意義。
理論上,激光干涉儀重力波觀測臺(LIGO)的巨大陣列或激光的核心也可以與微觀粒子糾纏在一起。像這樣的宏觀糾纏系統可以幫助研究人員更好地解釋量子不確定性帶來的測量誤差。
相比之下,毫米鼓無疑是一小步。但對我們來說,這是一個仔細傾聽腳下現實振動的重要機會。
本研究發表于《自然》。
https://www . science alert.com/physicers-push-the-limits-on-quantum-mechanism-纏結-兩個非常不同的-物體