重磅!科學家首次實現宏觀物體之間的量子糾纏,不受干擾精確測量

日前發表在《科學》雜誌上的兩項研究,首次展示了宏觀力學振盪器中的量子糾纏,並展示瞭如何在不受干擾的情況下實現量子力學動量的精確測量。

這超越了量子力學施加的常規限制。它有望幫助研究人員建立前所未有的靈敏度測量裝置,以及能夠執行普通計算機無法完成的某些計算的量子計算機。

重磅!科學家首次實現宏觀物體之間的量子糾纏,不受干擾精確測量

當兩個獨立的、截然不同的物體以如此高度的相似性移動,以至於它們不再被描述為彼此不同或分離時,力學系統的量子接觸就出現了。

以前,這種和其他量子力學的觀察通常侷限於微觀量子尺度,如少量的單離子、原子和光子。然而,從理論上講,量子力學也適用於各種大小的物體。儘管量子力學大概適用於所有大小的物體,但是隨著質量的增加,直接觀察糾纏變得具有挑戰性,需要以很小的誤差來進行測量和控制。

在這兩項研究中,Shlomi Kotler和他的同事,Laure Mercier de Lépinay和他的同事,報告了直接觀察兩個宏觀尺度量子現象的實驗例子,並證明了將量子態的測量擴充套件到宏觀系統的能力。

在他們的報告中,Shlomi Kotler等人使用兩片宏觀振動鋁製膜提供了量子糾纏的證據。雖然表面上很小(面積為20×14微米,厚度為100奈米,重約70皮克,包含大約1萬億個原子),但它們比以前糾纏在一起的物體要大得多。

Mercier de Lépinay等人,則使用類似的宏觀力學振盪器,展示瞭如何在不干擾量子力學動量的情況下測量糾纏是可能的。

為了在兩片膜之間實現量子糾纏,研究人員將微波脈衝的頻率控制在兩片膜的振動頻率之間,即高於膜1並低於膜2。而要讓晶格振動對發生糾纏,微波脈衝的持續時間非常重要。研究人員發現:所需的脈衝時長最短為4微秒。而要產生強糾纏晶格振動,理想的時長是16。8微秒。膜間的關聯性量子態維持了大約1毫秒。

除了展示量子糾纏和超越量子力學常規限制的測量的直接證據,這兩個小組的方法可能對量子計算和基礎物理的增強測量有更廣泛的影響。

譯/前瞻經濟學人APP資訊組

參考來源:https://www。eurekalert。org/pub_releases/2021-05/aaft-doa050321。php

https://science。sciencemag。org/cgi/doi/10。1126/science。abf2998

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