量子纠缠|物理学家观察到宏观尺度上的量子纠缠物理学家|科学家

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【量子纠缠|物理学家观察到宏观尺度上的量子纠缠】

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量子纠缠是两个粒子或物体结合在一起，即使它们可能相距很远——它们各自的性质以一种在经典物理规则下不可能的方式联系在一起。
这是一种奇怪的现象，爱因斯坦称之为“远处的诡异行为” ，但它的怪异之处正是它如此吸引科学家的原因。在新的研究中，量子纠缠被直接观察到并记录在宏观尺度上，这个尺度比通常与纠缠有关的亚原子粒子要大得多。
从我们的角度来看，所涉及的维度仍然非常小——这些实验涉及两个只有人类头发五分之一宽的小铝鼓——但在量子物理领域，它们绝对是巨大的。
美国国家标准与技术研究所（NIST）的物理学家约翰特费尔（johnteufel）说：“如果你独立分析两个鼓的位置和动量数据，它们看起来都很热。 ”
“但是把它们放在一起看，我们可以看到一个鼓的随机运动与另一个鼓的随机运动高度相关，只有通过量子纠缠才有可能。 ”
虽然没有什么可以说量子纠缠不可能发生在宏观物体上，但在此之前，人们认为这种影响在更大的尺度上是不明显的，或者宏观尺度是由另一套规则控制的。
这项新的研究表明情况并非如此。事实上，同样的量子规则也适用于这里，实际上也可以看到。研究人员利用微波光子振动微小的鼓膜，并使它们在位置和速度上保持同步状态。
为了防止外界干扰，这是量子态的一个常见问题，在低温冷却的外壳内，对鼓进行冷却、缠绕和分阶段测量。鼓的状态然后被编码在一个反射的微波场中，这个微波场的工作方式类似于雷达。
以前的研究也报道了宏观量子纠缠，但新的研究更进一步：所有必要的测量都是记录而不是推断的，纠缠是以确定的、非随机的方式产生的。
在一系列相关但独立的实验中，研究人员还研究了处于量子纠缠状态的宏观鼓（或振荡器），展示了如何能够同时测量两个鼓头的位置和动量。
“在我们的研究中，鼓头表现出一种集体的量子运动。 ”芬兰阿尔托大学的物理学家劳雷梅西尔德莱皮奈说， “鼓以相反的相位振动，这样当其中一个处于振动循环的结束位置时，另一个同时处于相反的位置。 ”
“在这种情况下，如果把两个鼓当作一个量子力学实体来处理，鼓运动的量子不确定性就被抵消了。 ”
这则新闻之所以成为头条新闻，是因为它绕开了海森堡的不确定性原理——即位置和动量不能同时完美测量的观点。该原理指出，记录任何一个测量值都会通过一个称为量子反作用的过程来干扰另一个测量值。
除了支持另一项关于宏观量子纠缠的研究外，这项特殊的研究还利用这种纠缠来避免量子反作用——本质上是研究经典物理（不确定性原理适用的地方）和量子物理（现在看来不适用的地方）之间的界限。
这两组发现的潜在未来应用之一是量子网络——能够在宏观尺度上操纵和纠缠物体，从而为下一代通信网络提供动力。
\"除了实际应用外，这些实验还涉及到宏观领域实验能在多大程度上推动对明显量子现象的观察， \"物理学家Hoi-Kwan Lau 和Aashish Clerk在评论这项新研究时写道。