科學家們首次成功證明量子糾纏– 愛因斯坦將其描述為「幽靈般的超距作用」 – 發生在宏觀物體之間,這是我們理解量子物理學的一大進步。
量子粒子以即時相互影響的方式連接起來,即使距離很遠。從表面上看,這種強大的聯繫違背了經典物理學,也違背了我們對現實的理解,這就是為什麼愛因斯坦覺得它如此令人毛骨悚然。但這種現象後來成為現代科技的基石。
儘管如此,直到現在僅被證明可以在最小的尺度,例如在基於光和原子的系統中。
任何增加尺寸的嘗試都會導致穩定性問題,最輕微的環境幹擾就會破壞連接。
但新的研究改變了這一切,證明這種「幽靈般的行為」確實可以成為巨大物體之間的現實。
我們不是在談論大規模黑洞感但在宏觀意義上——兩個15微米寬的振動鼓面。
下一步將測試這些振動是否在兩個物體之間傳送。
“我們的工作在質量上擴展了糾纏物理系統的範圍,並對量子資訊處理、精密測量和量子力學極限測試產生了影響,”寫給研究人員。
新實驗以 2014 年以來的研究為基礎,使用兩個振動鼓面來代表巨大的物體,或用專業術語來說是巨大的機械振盪器。
每顆直徑為 15 微米,約為人類頭髮的寬度。對我們來說並不大,但與先前用於展示量子糾纏的原子尺度相比卻很大——每個鼓面都由數萬億個原子組成。
為了實現他們的結果,團隊將超導電路冷卻到略高於絕對零,約攝氏-273度(-459.4華氏度)。然後使用弱微波場對其進行控制和測量。
透過微波的應用,電路上的鼓面能夠以高超音波頻率振動,產生的振動形成了奇特的量子態,這讓愛因斯坦在 20 世紀 30 年代摸不著頭腦。
「當然,看到您所提出的願景得以實現,我們感到非常滿意,並且令人興奮地想像這樣的實驗最終可能會帶來什麼結果,以及它們最終可能會產生什麼樣的基本見解和技術發展, 」團隊成員之一說道,來自澳洲新南威爾斯大學的馬特伍利。
極低的溫度和電路的電場消除了鼓面的所有形式的干擾和乾擾,只留下量子機械振動。
另一個令人印象深刻的壯舉是保持糾纏態近半小時——先前的實驗很難達到零點幾秒。
現在,這項突破的規模已接近我們肉眼所見,它有可能在該領域帶來各種新發現:從重力和量子力學如何協同工作,到傳送的可能性穿過糾纏物體的機械振動。
“下一步是演示機械振動的隱形傳輸,”伍利說。 「在隱形傳送中,物體的物理屬性可以透過『幽靈行動』的通道來傳輸。」
愛因斯坦本人描述了它就像同一枚硬幣分成兩半:如果有正面,另一半就一定是反面,即使它相距數百萬光年。
“在量子隱形傳態中,可以使用‘幽靈般的遠距離作用’通道將物理體的屬性傳輸到任意距離,”團隊成員之一說道,Caspar Ockeloen-Korppi,來自芬蘭阿爾託大學。
“我們距離星際爭霸戰, 儘管。
雖然很難說這項工作下一步將引領我們走向何方,但我們不能低估我們邁出進入宏觀量子力學的第一步的重要性。
“很明顯,大規模量子機器的時代已經到來,”伍利在《對話》的一篇文章中解釋。“並且會留在這裡。”
該研究發表於自然。