技术|新研究实现15万亿个原子量子纠缠
当量子纠缠发生的时候 ， 两个电子或原子将损失各自的“个性” ， 与另一方实现协调 。 量子纠缠是量子技术推动计算机、通信和侦测引力波等领域发展的核心基础 。
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大量原子量子纠缠示意图 。 (ICFO)
可是目前多数量子纠缠系统很脆弱 ， 很微小的干扰就会将其摧毁 。 因此 ， 科学家花很多力气隔离系统 ， 让它们互不干扰 ， 比如常见的手段是将系统温度降至接近绝对零度 。
西班牙光子科学研究所(ICFO)的一份新研究 ， 成功地让原子在450开尔文的高温下实现量子纠缠 。 这个温度比多数现有量子系统使用的温度高出几百万倍 。
而且 ， 这个系统内原子之间没有任何隔离 ， 它们互相之间每几微秒就会发生碰撞 ， 每次撞击都会随机改变原子周围的电子旋转方向 。
研究人员使用激光观察这个高温、混沌的气体系统 ， 结果发现 ， 系统中出现大量的原子纠缠对——大约是以前观测值的百倍以上 。
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【技术|新研究实现15万亿个原子量子纠缠】这些纠缠对不仅出现在小范围内 ， 不邻近的原子之间也出现纠缠状态 。 在任何一对纠缠原子之间 ， 还有几千个其它原子 ， 而这些原子各自也都和其它原子形成纠缠对 。 整个系统在高温下呈现大范围、纠缠对互相混合的状态 。
这份研究的第一作者孔佳(Jia Kong ， 译音)说：“停止测量后 ， 纠缠仍然维持了约1毫秒 ， 这意味着每秒将有15万亿个原子形成纠缠 。 要知道1毫秒对于原子来说是很长的时间 ， 足够发生50次随机碰撞 。 这表明 ， 这些纠缠对并没有被这些碰撞摧毁 。 这大概是这份研究最惊人的结果 。 ”
研究者说 ， 这种高温、混合的纠缠状态为高敏感磁场侦测奠定了基础 。 比如 ， 为大脑成像的脑磁图技术 ， 可以用这种高温、高密度原子气体感应大脑产生的磁场 。 这项研究显示 ， 量子纠缠将提高侦测的敏感度 。
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ICFO的米切尔(Morgan Mitchell)说：“这项研究成果超乎人们对量子纠缠的认知 ， 我们希望这种大型纠缠状态可以改善多个应用领域的感应能力 ， 从大脑成像到自动驾驶汽车、到寻找暗物质 。 ”
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