科学家首次测出量子纠缠所用的时间，仅需五千万亿分之一秒

在量子理论的神秘世界里，有一种现象被称为量子纠缠，它让两个或多个粒子之间产生了一种难以言喻的联系。量子学家推论称即使这些粒子相隔一万光年，它们的状态也是有瞬时感应的。如果其中一个粒子的状态发生变化，另一个粒子的状态也会立即随之改变，仿佛它们之间存在着某种超越时空的默契。

然而，这种纠缠究竟是如何形成的，以及它的速度究竟有多快，一直是科学家们想要探索的奥秘。

量子纠缠的奇妙之处在于，一旦两个粒子发生了纠缠，它们就不再拥有独立的属性。即使我们对这个双粒子系统的状态了如指掌，也无法对单个粒子的状态做出清晰的描述。从数学的角度来看，这两个粒子仿佛被牢牢地结合在一起，即使它们处于两个完全不同的地方，也会表现出一种共同的属性。

为了揭示量子纠缠的奥秘，科学家们一直在努力研究这些近乎瞬时效应的确切时间。据《物理评论快报》杂志10月23日的一篇文章显示，维也纳理工大学的研究人员与来自中国的团队合作，开发了计算机模拟来探索这些超快过程，而通过这些模拟，科学家们得以深入了解量子纠缠是如何在极短的时间内实现的。

在这项研究中，科学家们观察了被极强的高频激光脉冲击中的原子。当原子中的一个电子被撕裂并飞离时，如果辐射足够强，原子中的第二个电子也有可能受到影响，转变为能量更高的状态，然后以不同的路径绕原子核运行。

因此，在激光脉冲之后，一个电子飞走，另一个电子则以未知能量留在原子中，但原有的状态已改变。科学家们发现，这两个电子现在已经是量子纠缠的了。

那么又如何测量这种纠缠的速度呢？研究团队利用了一种结合了两种不同激光束的合适测量协议。通过这种方法，他们证明了飞离的电子的“出生时间”（即离开原子的时刻）与留下的电子的状态是相关的。这两种特性正是量子纠缠的表现。

研究结果显示，飞走的电子的诞生时间原则上是未知的。它处于不同状态的量子物理叠加中，离开原子的时间点既早又晚。我们无法确定它“真正”是在哪个时间点离开的，因为量子物理学中根本不存在这个问题的“实际”答案。

不过，我们可以认为答案与原子中剩余电子的状态——也是未确定的——存在量子物理联系。如果剩余电子处于较高能量状态，那么飞走的电子很可能是在较早的时间点被撕裂出来的；如果剩余电子处于较低能量状态，那么飞走的自由电子的“出生时间”很可能较晚——平均约为232阿秒。

可能很多朋友不理解阿秒是一个什么样的时间概念？它基本上是目前人类物理学科研中所能达到的最小的时间单位层面，1阿秒实是一秒的一百亿亿分之一，或者说是一秒的十亿分之一的十亿分之一，数学上可以写作10^-18秒。

如果把这两个电子视作量子纠缠，那么此次研究团队测出的飞走的自由电子的“出生时间”232阿秒就可以看作是人类首次测出的量子纠缠所需的时间，只是这个时间是在一个原子中两个电子之间的纠缠状态改变的时间。

这个极短的时间尺度让我们对量子纠缠的速度有了更深刻的认识。尽管这个速度几乎是一个难以想象的短时间，但科学家们已经能够在实验中测量出这种超快纠缠的差异。

但研究者们还认为这项研究不仅揭示了量子纠缠的奥秘，还表明仅仅将量子效应视为“瞬时”是不够的。只有当我们设法解析这些效应的超短时间尺度时，重要的相关性才会显现出来。正如研究团队成员所说：“电子并不是从原子中跳出来的。可以说，它是一种从原子中溢出的波，而这需要一定的时间。正是在这一阶段发生了纠缠，随后可以通过观察两个电子来精确测量其效果。”

这项研究成果已经于10月23日发表于权威物理学杂志《物理评论快报》上。

量子的世界对人类来说至今仍保持着极大的神秘性，因为其中还有着太多的奥秘没有揭开。但随着科学技术的不断进步和量子理论的深入发展，我们有望对量子纠缠及其相关现象有更深入的认识和理解。这将为量子计算、量子通信等前沿科技领域的发展提供有力的支持，推动人类社会向更加美好的未来迈进。