量子世界的邊界原子云糾纏著數千個原子

科技 04-29

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粒子一次在實例彼此交互，並且多個地方結束。光子之後做出穿越障礙物的過程決定了通過它的路徑。那麼將量子世界與我們分開的邊界在哪裡呢？雖然上面的實驗是用單個粒子來展示的，但研究人員已經用一些更大的物體重新研究了其中的一些細節，表明整個分子將像電子一樣起作用。現在，由於一系列論文描述了由數千個原子組成的物體的糾纏，極限被推得更遠。

依賴於類似的材料：超冷原子云，其中多達20000個。如果兩個粒子變得難以區分，它們就像一個單一的糾纏粒子系統一樣。如果你選擇正確的原子來製造雲，他們會自然形成一個玻色，即愛因斯坦凝聚體，其中它們都採用相同的狀態。

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這使得原子相互纏繞相對容易。但是，由於它們通常無法區分。雲的原子可能會糾纏在一起，但我們實際上只能用雲而不是其單個的原子來進行實驗。解決這個問題的辦法非常簡單。研究人員簡單地關閉了將雲中的原子聚集。擺脫這種束縛，原子自然開始漂移，導致雲擴張。隨著它的擴展，研究人員可以簡單地嘗試其不同部分，在這種情況下，測量原子的自旋。

研究人員進行了測量，結果顯示，隨著雲的擴展，雲的兩半仍然糾纏在一起。他們使用一半的測量值來確定第二秒的特性，其精確度大于海森堡不確定性原理下的精度（一種稱為「量子轉向」的技術）。雖然將雲劃分為一半並不會給我們許多糾纏的工作對象，但表明可以使分區任意成形，而另一個可以在單個擴展雲上執行五次測量。

關於這一點的好處是，冷原子云是非常好理解的物理系統。所以這可能是測試量子行為的好系統。然而，使用這種方法為量子計算生成量子比特將是非常具有挑戰性的，因為任何直接干預將雲分解成部分都可能很容易破壞糾纏。兩個研究小組都使用了一個裝置，在該裝置中兩個振動反射鏡彼此相對，光子在它們之間傳播。在一種情況下，糾纏是通過將光子發送到設備中以使其從反射鏡之一反射而完成的。但研究人員無法分辨出它擊中了哪個鏡像。這使得兩個鏡子在物理上不可區分的振動疊加而不振動。而且，由於它們難以區分，鏡子表現得像一個單一的量子系統，換句話說，它們被糾纏在一起。

這個系統有幾個顯著的特點。首先，從量子角度來看，由估計的1012個原子組成。這使其他幾組實驗中使用的數千個原子變得相形見絀。