网易首页 > 网易号 > 正文 申请入驻

科学家首次实现宏观物体之间的量子纠缠

0
分享至

  5月7日《科学》杂志上的一篇文章称,科研人员首次在宏观物体之间实现了量子纠缠,并对实验结果实施了有效测量。

  

  Teufel / NIST

  量子纠缠被称为“幽灵般的超距作用”,是一种连爱因斯坦也不敢相信的神奇量子物理现象。处于纠缠态的一对粒子,无论是近在咫尺,还是分处宇宙的两端,都能够在其中一个粒子有所动作的时候,瞬间作出相应的反馈。

  量子纠缠理论上仅存在于亚原子级别以下的微观世界。但是最近,美国国家标准和技术研究所(NIST)的科学家称,他们在两个宏观物体之间实现了量子纠缠。

  这两个宏观物体是两片铝制的膜。每一片的面积为20×14微米,厚度为100纳米,重约70皮克,包含大约1万亿个原子。以我们日常的标准来看,它们依然非常小,但是在量子力学中,它们确实已经是宏观物体。

  科学家已经不止一次地让两个单一粒子实现量子纠缠。但是要让大量粒子同时发生纠缠非常困难。因为环境和宏观物体之间存在着非常强的相互影响,精巧的量子态极易在此过程中被破坏。

  为了实现宏观物体的量子纠缠,研究人员发明了一种新的方法,能够同步控制和测量两片铝膜的运动。

  这两片膜被置于一个超低温容器内,并与一个电子回路连接在一起。电子系统能够对接收到的微波脉冲作出回应,进而控制膜的活动。

  研究人员分三步对膜施以影响,每次产生一对同步微波脉冲。首先要使膜冷却,然后使膜发生纠缠,最后将与这两个膜量子态有关的信号放大并记录下来。膜的量子态被编码在一个反射微波场中。研究人员将反射信号和原始微波脉冲进行比较,以确定这两片膜的位置和运动。

  为了在两片膜之间实现量子纠缠,研究人员将微波脉冲的频率控制在两片膜的振动频率之间,即高于膜1并低于膜2。脉冲使膜1的晶格振动与容器光子发生纠缠,形成晶格振动-光子对。微波脉冲还会进一步冷却膜2,使得离开容器的光子被晶格振动取代。最后剩下的,就是来自两片膜的大量处于纠缠态的晶格振动。

  要让晶格振动对发生纠缠,微波脉冲的持续时间非常重要。研究人员发现,所需的脉冲时长最短为4微秒。而要产生强纠缠晶格振动,理想的时长是16.8微秒。膜间的关联性量子态维持了大约一毫秒,而这在量子世界里已经是相当长的时间了。

  研究人员分析了收集到的反馈信号。通常情况下,这些信号应当是随机的。但实际结果中的异常特征表明,这两片膜之间存在着纠缠。

  为了加以验证,研究人员还将实验重复了10000次,对两片膜位置对应关系的不同结果进行了统计学分析。在不存在纠缠的情况下,通过一片膜预测另一片膜位置的准确率只有平均值。而如果准确率偏高,就表明它们之间存在着纠缠。

  这是科学家首次实现宏观物体的量子纠缠。高度纠缠的宏观物体可用于建造量子网络的节点。而此项研究中所涉及的高效测量法,在远距离量子通讯的应用方面也有实际意义。

  参考

  Direct observation of deterministic macroscopic entanglement

  https://science.sciencemag.org/cgi/doi/10.1126/science.abf2998

特别声明:以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布,本平台仅提供信息存储服务。

Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.

相关推荐
热点推荐

“坑爹”的小棉袄,点了100份外卖,花爸爸的钱累坏了外卖小哥

硬核少年周小米
2021-06-16 19:31:28

4亿请里皮有用吗?国足5位球员一次失误终身不用,李铁会被换掉吗

大学僧体育
2021-06-16 12:03:10

袁隆平去世才22天,我看到喂饱国人的东北黑土,正被一车车偷走…

無星记
2021-06-13 22:16:21

蔡英文最害怕的事发生,“到大陆打疫苗”火爆台湾,国台办明确表态

海纳新闻
2021-06-16 10:51:45

G7峰会声明闯大祸!中方派28架战机果断亮剑,俄:给西方上了一课

尚光同尘
2021-06-16 22:00:25

反直觉的脑洞:禁止左转能节油,不堵车,还减少61%路口交通事故

徐德文科学频道
2021-06-16 18:03:51

美国施压奏效?世卫总干事发声,要求中国再次打开大门接受调查

哨所
2021-06-15 17:30:29

尴尬,字母哥强打哈登顶不动,哈登示意队友别过来帮忙太扎心

东球弟
2021-06-16 12:33:17

中方霸气回应:如果谁对我们进行“系统性挑战”,我们将采取措施

全视观察
2021-06-16 09:40:45

1992年邓颖超病逝前,提出一个令人心酸的要求,全场无人敢答应

古今千秋原创
2021-06-13 23:50:36

比中国烟草还牛的央企,平均每天净利润超20亿,你知道是哪家吗?

爱你的约克夏
2021-06-15 15:21:52

郑恺前女友程晓玥真洋气,穿蓝色吊带裙高级洋气,曲线丰盈真惹眼

八分搭配
2021-06-15 16:57:04

陈百祥大宅僭建遭责令拆除,僭建面积近200平米,无视警告达13年

树娃
2021-06-16 13:41:56

港姐二轮面试,翻版吴谨言朴信惠抢镜,佳丽大包小包像刚逛完超市

开开森森
2021-06-16 12:38:03

女网友主动上门和我发生关系,是天上掉馅饼还是陷阱,我该怎么办

故事大叔
2021-06-16 16:35:34

快讯!俄总统新闻秘书:普京和拜登将进行单独会谈

环球网资讯
2021-06-16 15:08:22

世界女排联赛最新积分表出炉!郎平是否会放弃中美女排之战呢?

米油盐来来来
2021-06-16 14:10:14

篮网拿到赛点,杜兰特发声,哈登做重要决定,霍乐迪公开质疑裁判

新闻晚高峰
2021-06-16 13:57:01

黑山首都地标“披红装”庆祝中国承认黑山15周年

国际在线
2021-06-16 15:44:08

千万别什么都晒到朋友圈!看到第一条就笑到抽筋了!

广东吃喝玩乐
2021-06-15 17:58:19
2021-06-16 23:01:08
星空天文
星空天文
每天了解这个宇宙更多一点
920文章数 77675关注度
往期回顾 全部

科技要闻

8年来首次断更 华为今年不会发布Mate新机

头条要闻

美研究院曝美新冠传播时间 补壹刀:谨防美国反咬中国

头条要闻

美研究院曝美新冠传播时间 补壹刀:谨防美国反咬中国

体育要闻

晋级12强,国足还能相信武磊吗?4年前...

娱乐要闻

柳岩穿抹胸裙上围傲人 眼神狂放电

财经要闻

汽车要闻

最高续航550km 上汽大众ID.3延续海外版设计

态度原创

旅游
健康
亲子
家居
公开课

旅游要闻

低调的十三朝古都,再一次惊艳全国人民

厨房的污染因素有哪些?

亲子要闻

国家统计局:三孩政策长期看有利于缓解生育水平走低

家居要闻

母亲养大三姐弟却不能在家睡 改造21㎡让她回家

公开课

美国小姐姐:我见过太多假精致的中国年轻人