據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)7月26日(北京時(shí)間)報(bào)道,量子物理學(xué)似乎一直涉及的是一些無(wú)限小的事物。而多年以來(lái),瑞士日內(nèi)瓦大學(xué)的研究人員一直試圖在更大規(guī)模甚至宏觀層面上觀察到量子物理的性質(zhì)。最近該研究團(tuán)隊(duì)成功讓兩根填充了500個(gè)光子的光纖發(fā)生糾纏,不同于以往只有1個(gè)光子的光纖糾纏實(shí)驗(yàn),向?qū)崿F(xiàn)宏觀層面的量子糾纏邁出了重要一步。相關(guān)研究成果發(fā)表在最新一期的《自然?物理學(xué)》上。
30年以來(lái),物理學(xué)家已經(jīng)能夠使光子對(duì)發(fā)生糾纏。不管兩個(gè)光子之間存在的距離和障礙如何,第一個(gè)光子的動(dòng)作會(huì)在瞬間沖擊第二個(gè)光子。這種狀況發(fā)生時(shí),好像是一個(gè)單光子存在于兩個(gè)不同的地方。
似乎可以直觀地認(rèn)為,應(yīng)用于原子水平上的物理規(guī)則也可轉(zhuǎn)移到宏觀世界當(dāng)中。然而,試圖證明這一點(diǎn)并不容易。事實(shí)上,當(dāng)一個(gè)量子系統(tǒng)大小增加,其與周圍環(huán)境就會(huì)進(jìn)行越來(lái)越多的互動(dòng),而這樣卻會(huì)迅速破壞其量子特性,這種現(xiàn)象被稱為量子消相干。
盡管有這些限制,在技術(shù)的不斷進(jìn)步下,該研究團(tuán)隊(duì)一直在努力尋求突破。2011年1月,他們?cè)O(shè)法實(shí)現(xiàn)了晶體糾纏,從而超越了原子的維度?,F(xiàn)在,該大學(xué)理學(xué)院教授尼古拉斯率領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)成功使兩個(gè)填充了500個(gè)光子的光纖發(fā)生糾纏。
為了做到這一點(diǎn),他們先在微觀層面上創(chuàng)建兩個(gè)光纖之間的糾纏,然后將其移到宏觀層面。這種微觀量子糾纏態(tài)的生存過(guò)渡到更大規(guī)模世界的現(xiàn)象,甚至可以用傳統(tǒng)的檢測(cè)手段,即肉眼觀察得到。而為了驗(yàn)證在宏觀世界的糾纏存活,他們可以將其重新轉(zhuǎn)換回微觀水平。
尼古拉斯說(shuō):“這次大規(guī)模實(shí)驗(yàn)為許多量子物理學(xué)的應(yīng)用鋪平了道路。在宏觀層面的糾纏是該領(lǐng)域的主要研究方向之一,我們希望在未來(lái)幾年可以實(shí)現(xiàn)大型對(duì)象間發(fā)生的糾纏。”(記者 華凌)
總編輯圈點(diǎn)
盡管量子學(xué)還是“上帝跟宇宙玩擲骰子”,但物理學(xué)家們?cè)缫炎C實(shí)神秘現(xiàn)象不僅僅局限于極度微觀領(lǐng)域中。好比本文中的量子糾纏,其實(shí)不像人們通常以為的那么“脆弱”,還曾在全固體材料中實(shí)現(xiàn)過(guò),它最終走入到電子設(shè)備中是遲早的事。目前這一成果,在將來(lái)能為研制適用于量子通信的全光纖糾纏光源和單光子源帶來(lái)益處,對(duì)于量子密鑰的分發(fā)系統(tǒng)也起到重要作用。
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