科学家们首次将量子达到极端的加速度,而且这没有什么脆弱的- 它比我们想象的更强大。
在最近的实验中,纠缠粒子即使在加速到 30g(地球加速度的 30 倍)时也能保持牢固,其结果可能对我们寻找现代物理学统一理论产生重大影响。
“这些实验将帮助[我们]统一量子力学和相对论的理论,”团队成员之一说道,Rupert Ursin,来自奥地利维也纳大学。
量子纠缠是量子力学最常被测试的表现形式之一,但对于这种奇怪的现象,我们仍然有很多不了解的地方,即两个粒子本质上“共享”一个存在。
这意味着一个粒子发生的事情将立即直接影响另一个粒子——即使另一个粒子距离许多光年远。
我们知道从这种纠缠是真实存在的,但这是爱因斯坦相对论无法解释的。 因此,现在现代物理学陷入了两个不协调的现实之间,没有人知道如何统一。
弄清楚如何弥合量子物理学和经典物理学之间的差距的一个重要部分是能够同时观察两者的各个方面,而乌尔辛和他的团队正是通过使纠缠粒子受到相对论描述的高加速度而做到了这一点。
为此,研究人员将纠缠光子(光粒子)对源安装在板条箱中,他们首先将板条箱从 12 米高处落下,以在自由落体过程中实现零重力。
接下来,将板条箱连接到旋转离心机的臂上,然后加速至 30 克。 为了正确看待这一点,一辆过山车会让你承受的重量只有 6 克,大约 9 克,大多数人都昏厥了,因为血液难以到达大脑。
安装在板条箱上的探测器用于监测光子在进行这些主要压力测试时的纠缠情况,并显示这对“幽灵”配对在毫重力(落塔)和超重力(离心机)条件下保持牢固。
“我们的结果表明在我们的测试系统的分辨率范围内不受非惯性运动的影响,”研究人员得出结论。
“这代表了首次将真正的量子系统暴露在毫重力和超重力条件下的实验工作,并扩展了量子效应可以说与相对论和谐共存的实验范围。”
这不仅对想要同时观察量子和经典物理效应的物理学家来说是一个巨大的胜利,事实上,光子在如此极端的测试中仍然牢固地纠缠在一起,这意味着我们不必担心它们在实验中会分裂。地球实验室。
“如果纠缠太脆弱,量子实验就无法在卫星或加速航天器上进行,或者只能在非常有限的范围内进行,”团队成员之一马蒂亚斯·芬克 (Matthias Fink) 说道。
下一步是更进一步,找出加速度的极限可以达到多高。
“我们的下一个挑战将是使装置更加稳定,以使其能够承受更高的加速度,”芬克说。 “这将进一步增强实验的解释力。”
该研究发表于自然通讯。