科学家在几乎肉眼可见的物体中实现量子纠缠学术资讯

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▲实验硅片上装置的15微米宽的鼓面示意图。鼓面以超声波的高频率振动，而这时振动就产生了爱因斯坦所预言的奇异量子态。

据《自然》杂志4月25日刊发的一篇研究论文称，芬兰阿尔托大学的米卡·西兰帕（Mika Sillanpaa）教授领导的跨国研究小组发现，肉眼可见的大质量物体的量子纠缠可以实现并被检测到。这一结果表明，今后可以通过在大型机械装置中生成稳定的奇异量子态，从而对其进行控制。这一成就不仅为新型量子技术和传感器打开了大门，还能促进基础物理学研究，比如帮助人类了解引力与量子力学的相互作用和影响。

该小组的成员包括来自澳大利亚新南威尔士大学、美国芝加哥大学和芬兰于韦斯屈莱大学的科学家们。实验中所采用的方法以新南威尔士大学的马特·伍利（Matt Woolley）博士和芝加哥大学的阿时希·克拉克（Aashish Clerk）教授所研究的创新理论为基础。

也许量子纠缠曾是量子理论中最让人费解的预测，即两个遥远的物体相互纠缠在一起、相互影响的现象，因为它既不符合经典物理学的限制，也不符合对现实世界的常识性理解。1935年，爱因斯坦表达了对这一概念的关注，称其为“遥远的幽灵效应”。如今，量子纠缠已被学界所证实与接受，并且已成为量子力学理论的基石，也是许多潜在的革命性量子技术的关键落脚点。然而，量子纠缠是极其脆弱的，在以前的研究中，科学家只在诸如光或原子层面的微观系统中观察到这一现象，而最近才发现它也存在于超导电路。

在这一实验中，研究人员成功地将两个振动中的鼓面（硅片上由金属铝制成的）的运动转变生成为纠缠的量子态。这些几乎肉眼可见的实验对象与原子尺度的物体相比确实是巨大的——圆形鼓面的直径与一根人类头发的宽度相仿。

“振动体之间通过超导微波电路进行相互作用。电路中的电磁场会吸收所有的热扰动，最后只剩下量子机械振动。”西兰帕对实验装置这样描述到。消除一切形态的噪音是实验的关键,这就是为什么实验环境必须维持在接近于绝对零度的极低温度。值得注意的是，该实验方法能够允许不寻常的纠缠状态持续很长一段时间——在这次实验中，长达半个小时。

“这些测量方法具有挑战性，但也非常吸引人。在未来，我们将尝试通过量子纠缠传送机械振动。在量子隐形传态中，物理实体的特性可以通过‘遥远的幽灵效应’的通道在任意距离间传输。”该研究的主要作者与测量者卡斯帕·奥克罗-科尔皮（Caspar Ockeloen-Korppi）博士解释说。

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编译：Jonathan 审稿：三水编辑：张梦

来源：https://phys.org/news/2018-04-entanglement-near-macroscopic.html