量子纠缠是两个粒子或物体结合在一起,即使它们可能相距很远? 它们各自的属性以一种在经典物理学规则下不可能的方式联系在一起。
这是一种奇怪的现象,爱因斯坦将其描述为“远处的怪异动作”,但正是它的怪异让科学家们如此着迷。2021年学习, 量子在宏观尺度上直接观察和记录? 比通常与纠缠相关的亚原子粒子大得多的尺度。
从我们的角度来看,所涉及的维度仍然很小? 实验涉及两个细小的铝鼓,其宽度只有人类头发的五分之一? 但在量子物理学领域,它们绝对是巨大的。
“如果你独立分析两个鼓的位置和动量数据,它们看起来都很热,”物理学家约翰·托菲尔说,去年来自美国国家标准与技术研究所 (NIST)。
“但是把它们放在一起看,我们可以看到,一个鼓的随机运动与另一个鼓的运动高度相关,而这种相关性只有通过以下方式才能实现:”。
虽然没有什么可以说宏观物体不会发生量子纠缠,但在此之前人们认为这种效应在更大尺度上并不明显? 或者也许宏观尺度是由另一套规则控制的。
最近的研究表明情况并非如此。 事实上,同样的量子规则也适用于此,并且实际上也可以被看到。 研究人员使用微波光子振动微小的鼓膜,并使它们在位置和速度方面保持同步状态。
为了防止外部干扰(量子态的一个常见问题),鼓在低温冷冻外壳内进行了冷却、纠缠和分阶段测量。 然后,鼓的状态被编码在反射的微波场中,其工作方式与雷达类似。
之前的学习还报告了宏观量子纠缠,但 2021 年的研究更进一步:所有必要的测量都是记录而不是推断,并且纠缠是以确定性、非随机的方式生成的。
在一个相关但独立的一系列实验研究人员还在量子纠缠状态下研究宏观鼓(或振荡器),展示了如何同时测量两个鼓面的位置和动量。
“在我们的工作中,鼓面表现出集体量子运动,”物理学家 Laure Mercier de Lepinay 说道,来自芬兰阿尔托大学。 “这些鼓以彼此相反的相位振动,这样当其中一个处于振动周期的结束位置时,另一个同时处于相反的位置。”
“在这种情况下,如果将两个鼓视为一个量子力学实体,那么鼓运动的量子不确定性就会被消除。”
这条新闻之所以成为头条新闻,是因为它广为流传海森堡的测不准原理? 位置和动量无法同时完美测量的想法。 该原理指出,记录任何一个测量结果都会通过一个称为“记录”的过程干扰另一个测量结果。量子反作用。
除了支持其他研究证明宏观量子纠缠之外,这项特定的研究还利用这种纠缠来避免量子反作用? 本质上是研究经典物理学(不确定性原理适用)和量子物理学(现在似乎不适用)之间的界限。
两组发现的未来潜在应用之一是在量子网络中? 能够在宏观范围内操纵和纠缠物体,以便为下一代通信网络提供动力。
未参与这项研究的物理学家 Hoi-Kwan Lau 和 Aashish Clerk 写道:“除了实际应用之外,这些实验还说明了实验可以将明显量子现象的观察推向宏观领域多远。”对当时发表的研究的评论。
本文的一个版本于 2021 年 5 月首次发布。