@ 2017.05.17 , 09:00

牢不可破的量子纠缠

奥利地科学院和维也纳大学的研究者利用新实验证实,爱因斯坦的“鬼魅似的远距作用”即使在大加速度情况下也成立。该研究已发表在近期的自然通讯杂志上,这一实验有助于加深对于量子力学的理解,同时给出了空间量子实验的珍贵结果。

爱因斯坦的相对论和量子力学理论是现代物理学的两大重要支柱。要实现“万物至理”,必须要统一上述两个理论。由于两种理论的现象几乎无法同时观测到,万物至理至今尚未能实现。一个典型的量子力学现象例子是纠缠:意味着一对光粒子,即光子中其中某一个的测量行为立即决定了另一个光子的状态,即使两者是分离的。而另一方面相对论可以很好的描述大加速度。而今研究者首次利用量子技术立即观测到两种现象:当光子处于相对论有关的加速时也能测试光子对量子纠缠的稳定性。

牢不可破的量子纠缠
credit: 煎蛋画师Chon

量子纠缠十分鲁棒

奥地利科学院的维也纳量子光学与量子信息研究所(IQOQI)的研究者和维也纳大学的研究人员首次针对该领域进行实验研究。在实验中,研究人员证实即使包括探测器在内的纠缠光子对源正在经历自由落体或者被加速到30g,即30倍地球重力加速度的时候,光子间的量子纠缠仍旧存在。通过该实验,维也纳研究者在实验上建立了保有纠缠品质的上限。

卫星量子实验的重要性

IQOQI的小组长Rupert Ursin说道:“这些实验将有助于统一量子力学理论和相对论。”研究大加速度系统中的量子纠缠对于空间量子实验十分关键。论文第一作者Matthias Fink 举例道:“如果量子纠缠过于脆弱,那么在卫星或者加速航天器上可能就无法实现量子纠缠实验了,只能在很小的加速范围内进行这种实验。”

牢不可破的量子纠缠
credit: 煎蛋画师Chon

12米高的坠落和30g

为了验证量子纠缠的鲁棒性,量子物理学家Matthias Fink和他的同事在板条箱内安装了一个极化-纠缠光子对源。首先在12米的高处令其自由下落,然后在第二部分实验中将其固定在离心机臂上,加速至30g。为了便于读者比较,过山车最多对乘客施加6g的加速度。

安装在板条箱上的探测器在实验中监控光子的纠缠态。通过分析实验数据,物理学家能计算出对纠缠的不利的加速度上限。实验数据显示纠缠质量不会明显超过背景噪声的期望贡献。

Fink说道:“我们的下一个挑战是加固实验装置,令其能承受更大的加速度。这将进一步增强实验的说服力。”

论文原文:DOI: 10.1038/NCOMMS15304

本文译自 phys,由译者 CliffBao 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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