圖片來(lái)源：視覺(jué)中國

　　科技日報北京5月10日電?（記者張夢(mèng)然）美國《科學(xué)》雜志近日發(fā)表兩項量子力學(xué)重磅突破：其中一項研究，科學(xué)家發(fā)現了宏觀(guān)物體量子糾纏的直接證據；另一項研究則實(shí)現了對不確定性原理的“規避”，而這正是量子力學(xué)的基本定律之一。這兩項實(shí)驗都以確鑿的證據證明了宏觀(guān)物體也可以實(shí)現量子糾纏，不但有望在未來(lái)量子網(wǎng)絡(luò )中提供長(cháng)期網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)，還能極大地推動(dòng)暗物質(zhì)與引力波探測相關(guān)技術(shù)研發(fā)。

　　如果說(shuō)量子力學(xué)有什么“令人討厭”之處，那就是人們會(huì )認為這一領(lǐng)域很大程度上如同“想象”的學(xué)科——在現實(shí)中幾乎不可能看到。實(shí)際上，量子力學(xué)不僅僅是微觀(guān)的理論，我們所知的所有物質(zhì)，從根本上來(lái)說(shuō)都是量子。但不得不承認，奇怪的量子效應在大于幾個(gè)原子的任何事物中都很難觀(guān)察到。因此，找尋宏觀(guān)物體的量子效應的證據，也成為物理學(xué)家們的一大目標。

　　此次，在《科學(xué)》刊登的其中一項研究中，美國國家標準技術(shù)研究所團隊使用微波脈沖讓兩張小的鋁片膜進(jìn)入量子糾纏狀態(tài)。該鋁片膜的尺寸為每張長(cháng)20微米，寬14微米，厚度100納米，質(zhì)量為70皮克，相當于大約1萬(wàn)億個(gè)原子的質(zhì)量——盡管非常微小，但以量子的標準而言，它們已經(jīng)達到了相當大的尺度。

　　在施加脈沖微波后，鋁片膜維持了大約1毫秒的量子狀態(tài)，團隊成員仔細分析了反射的微波。通常來(lái)講，反射回的微波應是隨機的，但是當他們將結果繪制成圖、對比兩者信息時(shí)，卻發(fā)現兩張鋁片膜看似無(wú)規律的振動(dòng)之間，其實(shí)存在著(zhù)高度的關(guān)聯(lián)性。這一點(diǎn)只有量子糾纏才做得到，也就是兩張鋁片膜發(fā)生了量子糾纏。此后，團隊又進(jìn)行了1萬(wàn)次重復實(shí)驗。

　　在另一項研究中，芬蘭阿爾托大學(xué)等研究機構組成的聯(lián)合團隊在8毫開(kāi)爾文的溫度下，讓兩個(gè)鋁鼓膜進(jìn)入長(cháng)時(shí)間、相對穩定的糾纏態(tài)。研究人員可以對同一個(gè)糾纏態(tài)進(jìn)行多次測量，實(shí)現了“規避”量子力學(xué)中的不確定性原理。

　　研究人員表示，如果將兩個(gè)鼓視為一個(gè)量子力學(xué)實(shí)體，那么其運動(dòng)狀態(tài)的不確定性就被消除了。但實(shí)驗中沒(méi)有任何地方違反不確定性原理，他們是選擇了一組特定的、不會(huì )被該原理“禁止”的參數。

總編輯圈點(diǎn)

　　理解量子世界，需要“腦洞大開(kāi)”“輕裝上陣”，最好把在宏觀(guān)世界的既往經(jīng)驗都丟掉，才能窺得這個(gè)微觀(guān)世界的神奇。一般認為，在宏觀(guān)世界，因為“噪音太大”，量子效應的魔法就會(huì )失靈。這一次，科研人員通過(guò)巧妙的實(shí)驗設計，證明宏觀(guān)物體也能發(fā)生量子糾纏——也就是“心靈感應”般的相互作用。盡管只有1毫秒，但放在量子尺度上，也是具有說(shuō)服力的時(shí)長(cháng)了?？蒲腥藛T說(shuō)，他們并沒(méi)有發(fā)現什么新的量子力學(xué)，但實(shí)驗結果本身，已經(jīng)具有相當的突破性和顛覆性。


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