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肉眼可见的量子纠缠首次实现

科普小知识2021-09-19 03:50:27
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北京,4月26日,《科学技术日报》(记者刘霞)——两个科研团队在26日出版的《自然》杂志上写道,他们已经将由可拉伸硅制成的振动铝片和梁对缠绕在一起,这两个铝片和梁的直径分别只有蜘蛛丝的几倍,将量子纠缠延伸到可见的领域,并持续更长时间,从而向量子互联网的建设又迈进了一步。

量子纠缠是量子力学的一个特征,这意味着两个物体的性质是纠缠在一起的。测量一个属性会立即揭示另一个属性的状态,即使这两个对象相距很远。然而,量子力学通常适用于微观粒子,如原子和电子,但不适用于人们日常看到的较大的物体。

在实验中,芬兰阿尔托大学的物理学家米卡·西兰巴团队将两块直径为15微米的圆形振动铝板缠绕在一起,肉眼几乎可以看到。每片铝片由大约1万亿个原子组成,这些原子像鼓形表面一样振动,并与微波在微腔中来回反射相互作用。微波像带状导体一样工作,保持两个鼓的运动同步。

在以前的许多纠缠演示中,量子纠缠持续的时间很短,但是在新实验中获得的量子纠缠持续了30分钟。瑟兰巴说,这种量子纠缠理论上可以持续更长的时间,“甚至永远”。

奥地利维也纳大学的洪孙坤团队也在实验中缠绕了15微米长、部分宽度的柔性硅梁。然而,他们没有使用微波,而是采用了不同的方法,使用红外光,红外光通常在光纤电信网络中传输。

洪顺坤说:“这是第一次展示人造机械系统的纠缠。这也是首次在肉眼可见的人造结构中看到量子纠缠。”

研究人员表示,这些特殊结构的纠缠意味着离量子互联网的实现又近了一步。然而,一旦量子互联网建成,量子计算机将能够在世界范围内提供牢不可破的通信。