创造新纪录:科学家成功让15万亿个原子实现量子纠缠

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创造新纪录:科学家成功让15万亿个原子实现量子纠缠

據外媒報導,量子糾纏是一種既奇怪又脆弱的現象。然而近日,物理學家們成功製造出了由數万億個相互糾纏的原子組成的熱雲,其不僅打破了數量記錄而且還顯示糾纏並不像之前認為得那樣脆弱。粒子對或粒子群可以變得非常糾纏以至於測量其中一個粒子的狀態會立即改變其他粒子的屬性--無論它們相距多遠。

创造新纪录:科学家成功让15万亿个原子实现量子纠缠-第1张图片-IT新视野

雖然這聽起來已經夠奇怪,但它的影響可能會毀掉人們對物理學的全部理解。

對此,愛因斯坦本人一開始並不相信並嘲笑其是幽靈般的超距作用。然而幾十年的實驗表明,量子糾纏確實真實存在,另外人們已經開始將這一現象應用於新技術,比如更快、更安全的通信網絡。

但有一個問題是,粒子之間的這種聯繫極其變化無常,因此即便是來自其他粒子或事件的微小干擾都可以解開它們。為了防止這種情況發生,大多數使用量子糾纏的實驗和技術只能在接近絕對零度(-273.15°C)的超冷溫度條件下實現。在這一點上,幾乎所有的運動都停止了,所以沒有乾擾來中斷連接。

然而很顯然,這種極端的冷卻對於商業產品或消費產品來說是不現實的,因此科學家們正試圖尋找在更高溫度下使量子糾纏成為可能的方法。過去的研究在室溫下取得了成功,現在在更熱的條件下也取得了成功。

這項新研究則是由ICFO、杭州電子科技大學和巴倫西亞科技大學的研究人員共同完成。研究小組將銣金屬跟氮氣混合,並將其加熱至176.9°C。在這個溫度下,金屬蒸發從而使自由的銣原子漂浮在容器周圍。在那裡,它們彼此糾纏在一起,研究小組可以通過在氣體中發射激光來測量這種糾纏。

結果研究人員觀察到氣體中多達15萬億個相互糾纏的原子,他們說這比任何其他實驗裡出現的數量都要多100倍左右。有趣的是,這種纏結似乎將不一定相互靠近的原子連接起來--在任何一對原子之間都有成千上萬的其他原子,而每個原子都有自己的伙伴。

不過這項研究最有趣的部分應該是糾纏態可能不像科學家們想像得那麼脆弱。雖然原子在這種高溫、高能量的氣體中不斷地相互碰撞,但量子連接仍舊存在。碰撞似乎並沒有破壞糾纏而是將其傳遞給其他原子。

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“如果我們停止測量,那麼糾纏會持續約1毫秒,這意味著每秒鐘有1000次新的15萬億原子被糾纏,”該研究的第一作者Jia Kong指出,“你一定認為1毫秒對於原子來說是很長的時間,足夠長到發生50次隨機碰撞。這清楚地顯示了

糾纏不是被這些隨機事件所破壞的。這可能是這項研究最令人驚訝的結果。”

研究小組表示,這一發現可能會對某些領域有所幫助,特別是腦磁圖,這種磁腦成像技術可以通過利用這些氣體來探測來自大腦活動的極微弱的磁信號。

該研究的通訊作者Morgan Mitchell表示:“這一結果令人驚訝,跟所有人對戀愛瓶頸期的預期大相徑庭。我們希望這種巨大的糾纏態能在大腦成像、自動駕駛汽車和暗物質搜索等應用中帶來更好的傳感器性能。”

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