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Scientists use quantum ‘spooky action’ to entangle objects you can actually see

即使在量子物理的奇异世界里,所谓的纠缠现象——两个物体被绑在一起,虽然没有物理联系——也是最难理解的现象之一。在实验室里同样很难做到;科学家们通常必须非常努力地工作才能用单个原子来做。

但是,4月25日,芝加哥大学的一名物理学家和一组研究人员在《自然》杂志上宣布,他们已经成功缠结了可能是迄今为止最大的物体,直径高达20微米——大约只有一根人类头发的直径。

科学家们表示,利用阿尔伯特•爱因斯坦(Albert Einstein)所称的“远距离幽灵行为”这一神秘特性,是开发新型传感器或计算机等技术的量子怪癖的关键一步。

“纠缠不只是学术上的好奇;这也是你可以利用量子力学做有用事情的基础,”芝加哥大学分子工程研究所的Aashish Clerk教授说。

不幸的是,对于应用程序来说,纠缠态通常非常脆弱——尤其是当它们涉及到大型对象时。所以Clerk和他的前博士后Matt Woolley(现在在新南威尔士大学悉尼分校)提出了一个理论建议,关于如何保持大型物体的运动纠缠不清。他们的方法包括将物体耦合到由超导金属制成的特殊设计的电路上。超导金属是一种特殊的材料,它的电阻可以为零,这意味着它可以完美地导电。这个电路的作用是使两个物体保持在特殊的纠缠量子态:当它们受到干扰并有可能偏离对准时,电路会将两个物体推回到纠缠态。

由芬兰阿尔托大学的Mika Sillanpaa领导的一个小组对这个想法进行了测试。他们用一个电路来缠绕两块铝板的运动,每块铝板都像一个小鼓槌一样振动。这不仅起作用,而且他们还能让两个盘子纠缠近一个小时。(对于大多数系统,可以维持纠缠的时间是以微秒甚至更短的时间来度量的。)

克拉克说:“展望未来,人们对将机械物体应用于量子领域非常感兴趣。”这包括功能强大的新型传感器,潜在的应用范围从观察人体内部的新方法,到探测遥远恒星和黑洞引力波涟漪的更好方法。

办事员说,这样的机械物体也可以作为一种强大的方式,将不同的系统集成在一起,组成量子计算机或量子网络。“机械运动可能是量子信息的一种‘总线’。”

除了阿尔托大学和芝加哥大学,参与这项研究的其他科学家还来自芬兰的Jyvaskyla大学和澳大利亚新南威尔士堪培拉大学。

引文:“大型机械振荡器的稳定纠缠。《自然》,Ockeloen-Korppi等人,2018年4月25日。doi: 10.1038/s41586-018-0038-x

资助:芬兰科学院、欧洲研究理事会、欧洲委员会。

新闻英文原版地址:https://news.uchicago.edu/story/scientists-use-quantum-spooky-action-entangle-objects-you-can-actually-see