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重磅!科学家首次实现宏观物体之间的量子纠缠,不受干扰精确测量

2021-05-09 11:52 前瞻网   

 

日前发表在《科学》杂志上的两项研究,首次展示了宏观力学振荡器中的量子纠缠,并展示了如何在不受干扰的情况下实现量子力学动量的精确测量。

这超越了量子力学施加的常规限制。它有望帮助研究人员建立前所未有的灵敏度测量设备,以及能够执行普通计算机无法完成的某些计算的量子计算机。

重磅!科学家首次实现宏观物体之间的量子纠缠,不受干扰精确测量

当两个独立的、截然不同的物体以如此高度的相似性移动,以至于它们不再被描述为彼此不同或分离时,力学系统的量子接触就出现了。

以前,这种和其他量子力学的观察通常局限于微观量子尺度,如少量的单离子、原子和光子。然而,从理论上讲,量子力学也适用于各种大小的物体。尽管量子力学大概适用于所有大小的物体,但是随着质量的增加,直接观察纠缠变得具有挑战性,需要以很小的误差来进行测量和控制。

在这两项研究中,Shlomi Kotler和他的同事,Laure Mercier de Lépinay和他的同事,报告了直接观察两个宏观尺度量子现象的实验例子,并证明了将量子态的测量扩展到宏观系统的能力。

在他们的报告中,Shlomi Kotler等人使用两片宏观振动铝制膜提供了量子纠缠的证据。虽然表面上很小(面积为20×14微米,厚度为100纳米,重约70皮克,包含大约1万亿个原子),但它们比以前纠缠在一起的物体要大得多。

Mercier de Lépinay等人,则使用类似的宏观力学振荡器,展示了如何在不干扰量子力学动量的情况下测量纠缠是可能的。

为了在两片膜之间实现量子纠缠,研究人员将微波脉冲的频率控制在两片膜的振动频率之间,即高于膜1并低于膜2。而要让晶格振动对发生纠缠,微波脉冲的持续时间非常重要。研究人员发现:所需的脉冲时长最短为4微秒。而要产生强纠缠晶格振动,理想的时长是16.8微秒。膜间的关联性量子态维持了大约1毫秒。

除了展示量子纠缠和超越量子力学常规限制的测量的直接证据,这两个小组的方法可能对量子计算和基础物理的增强测量有更广泛的影响。

译/前瞻经济学人APP资讯组

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责任编辑: 3976DBC

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