在一項量子一式技術的壯舉中,兩支科學家團隊提出了新的主張,即在量子級別將大量原子連接起來。
日內瓦的研究人員證明了1600萬原子的量子糾纏,粉碎先前約3,000個糾纏原子的記錄(SN在線:2015年3月25日)。同時,來自加拿大和美國的科學家使用了類似的技術糾纏超過200組十億原子。這些團隊在3月14日在Arxiv.org的兩篇論文中在線發布了結果。
通過量子糾纏,看似獨立的粒子交織在一起。糾纏原子不再可以被視為獨立的實體,但是僅作為整體的一部分才有意義 - 即使原子可能相距遙遠。該過程通常在小尺度上運行,勾住了少量的顆粒,但是研究人員說服原子以無視這種趨勢。
“這是一個美麗的結果,”麻省理工學院的原子物理學家弗拉達·弗萊蒂奇(VladanVuletić)說,他曾是該團隊的一員,以前證明了3,000個原子糾纏。量子效應通常不會出現在人類每天處理的大規模上。取而代之的是,通過與凌亂世界的相互作用,顆粒的精緻量子特性塗抹出來。但是在正確的條件下,諸如糾纏之類的量子效應可能會增殖。 “這項工作表明,某些類型的量子機械狀態實際上非常健壯,”Viletić說。
兩支球隊都使用稱為“量子記憶”的設備表現出糾纏。研究人員的量子記憶旨在吸收單個光子並在短時間延遲後重新註射,由稀土離子(如新近hodium和thulium)組成的晶體散佈著稀土離子(如近代和thulium)。單個光子一次被許多稀土離子統一吸收,糾纏它們。在數十納秒之後,量子記憶發出了原始光子的迴聲:另一個光子沿與進入晶體的光子相同的方向。
通過研究來自單個光子的迴聲,科學家量化了晶體中發生了多少糾纏。迴聲的時機和方向越可靠,糾纏越廣泛。儘管美國加拿大團隊的測量值是基於發射光子的時間安排,但瑞士團隊專注於光子的方向。
用於糾纏原子的量子記憶不是新技術。 “實驗並不復雜,”加拿大艾伯塔大學的物理學家Erhan Saglamyurek說,他沒有參與研究。取而代之的是,研究人員建立的主要物理學主要是在理論物理學中,以量化預期在這種量子記憶中產生的糾纏。 Saglamyurek說,這使他們實際上證明瞭如此大量的顆粒是糾纏的。
兩個研究團隊的科學家拒絕發表評論,因為報導工作的論文仍在經過《期刊》的同行評審。
結果沒有明顯的實際用途。取而代之的是,該工作從為其潛在應用開發的技術中發展出來:量子記憶可以在量子通信網絡中使用,以存儲量子信息。
最終,物理學家希望將怪異的量子效應推向越來越大的尺度。對於量子糾纏,“如果您可以使肉眼可見的話,那將是一個夢,”巴黎ÉcoleNormaleSupérieure的量子物理學家Jakob Reichel說。最新結果並沒有那麼遠。
“這不是一場革命,”賴切爾說。但是,“我認為這有助於我們給人以更好的糾纏狀態。”