新研究實現15萬億個原子量子糾纏

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【大紀元2020年06月04日訊】(大紀元記者張妮編譯)當量子糾纏發生的時候,兩個電子或原子將損失各自的「個性」,與另一方實現協調。量子糾纏是量子技術推動計算機、通信和偵測引力波等領域發展的核心基礎。

可是目前多數量子糾纏系統很脆弱,很微小的干擾就會將其摧毀。因此,科學家花很多力氣隔離系統,讓它們互不干擾,比如常見的手段是將系統溫度降至接近絕對零度。

西班牙光子科學研究所(ICFO)的一份新研究,成功地讓原子在450開爾文的高溫下實現量子糾纏。這個溫度比多數現有量子系統使用的溫度高出幾百萬倍。

而且,這個系統內原子之間沒有任何隔離,它們互相之間每幾微秒就會發生碰撞,每次撞擊都會隨機改變原子周圍的電子旋轉方向。

研究人員使用激光觀察這個高溫、混沌的氣體系統,結果發現,系統中出現大量的原子糾纏對——大約是以前觀測值的百倍以上。

這些糾纏對不僅出現在小範圍內,不鄰近的原子之間也出現糾纏狀態。在任何一對糾纏原子之間,還有幾千個其它原子,而這些原子各自也都和其它原子形成糾纏對。整個系統在高溫下呈現大範圍、糾纏對互相混合的狀態。

這份研究的第一作者孔佳(Jia Kong,譯音)說:「停止測量後,糾纏仍然維持了約1毫秒,這意味著每秒將有15萬億個原子形成糾纏。要知道1毫秒對於原子來說是很長的時間,足夠發生50次隨機碰撞。這表明,這些糾纏對並沒有被這些碰撞摧毀。這大概是這份研究最驚人的結果。」

研究者說,這種高溫、混合的糾纏狀態為高敏感磁場偵測奠定了基礎。比如,為大腦成像的腦磁圖技術,可以用這種高溫、高密度原子氣體感應大腦產生的磁場。這項研究顯示,量子糾纏將提高偵測的敏感度。

ICFO的米切爾(Morgan Mitchell)說:「這項研究成果超乎人們對量子糾纏的認知,我們希望這種大型糾纏狀態可以改善多個應用領域的感應能力,從大腦成像到自動駕駛汽車、到尋找暗物質。」◇

責任編輯:朱涵儒

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