科學家們第一次在宏觀物體之間成功實現量子糾纏

科學家們第一次在宏觀物體之間發生成功地展示了量子糾纏——愛因斯坦著名的描述為「遠距離的幽靈行動」——這是我們對量子物理學的理解的一個重大進步。

量子糾纏將粒子以一種即時相互影響的方式聯繫在一起，即使相隔很遠。從表面上看，這種強大的紐帶把經典物理學和我們對現實的理解結合在了一起，這就是為什麼愛因斯坦發現它如此恐怖。但這一現象已經成為現代科技的基石。

直到現在，量子糾纏還只是在最小的尺度上被證明，比如在基於光和原子的系統中。任何增加尺寸的嘗試都會導致穩定性問題，最輕微的環境干擾破壞了連接。但是新的研究改變了這一切，通過證明這種「幽靈般的行動」確實可以成為巨大物體之間的現實。這裡說的宏觀不是再宇宙層面，而是相對宏觀——兩個15微米寬的振動鼓。下一步將是測試這些振動是否被傳送到兩個物體之間。

研究人員寫道:「我們的工作在質量上擴展了糾纏物理系統的範圍，並對量子信息處理、精確測量和量子力學極限的測試有影響。」

在2014年的研究基礎上，新的實驗使用了兩個振動鼓來代表大質量的物體，或者是大規模的機械振蕩器來使用技術術語。

每一個都有15微米的直徑，大約是人的頭髮的寬度。這對我們來說並不是很大，但與之前用來證明量子糾纏的原子尺度相比是巨大的——每個鼓點都由數萬億的原子組成。

為了實現這一結果，研究小組將超導電路冷卻到絕對零度以上，約為-273攝氏度(-459.4華氏度)。然後用弱微波場對其進行控制和測量。

通過微波的應用，電路中的鼓頭能夠以高的超聲頻率振動，產生了在上世紀30年代愛因斯坦撓他腦袋的奇特量子態的振動。

當然,「這是非常令人滿意的視覺布局完成,和令人興奮的想像這樣的實驗最終可能走向何處,以及基本的見解和技術發展他們可能最終屈服,」說的一個團隊,新南威爾士大學的馬特·伍利在澳大利亞。

極低的溫度和電路的電場消除了所有形式的干擾和干擾，只留下了量子力學的振動。

另一項令人印象深刻的壯舉是將糾纏態保持了近半小時——之前的實驗一直難以達到幾分之一秒。

現在已經取得了突破規模接近我們用肉眼可以看到的,它有可能導致各種各樣的領域的新發現:從引力和量子力學如何一起工作的可能性傳送機械振動在糾纏對象。

「下一步是演示機械振動的傳輸，」伍利說。在心靈傳輸中，物體的物理屬性可以通過「幽靈行動」的通道來傳輸。

愛因斯坦本人把它描述為同一枚硬幣的兩半，分開:如果你有正面，另一半一定是反面，即使它在幾百萬光年之外。

芬蘭阿爾託大學的研究團隊說:「在量子隱形傳態中，物理物體的屬性可以通過任意距離通過『幽靈行動』的通道來傳輸。」

雖然很難說這項工作將引領我們走向何方，但我們不能低估它的重要性，因為我們已經邁出了宏觀量子力學的第一步。

「很明顯，大規模量子機器時代已經到來！」伍利在一篇文章中解釋道。

這項研究已發表在《自然》雜誌上。

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