跳到主要内容

物理学家缠结15个万亿热原子

量子纠缠的抽象说明。
(图片:©上面)

物理学家由15万亿个原子的热汤连接在一起在称为量子纠缠现象奇异设置一个新的记录。这一发现可能是用于创建更准确的传感器,以检测时空涟漪称为引力波甚至难以捉摸的暗物质的重大突破以为遍及宇宙。

纠缠,量子现象阿尔伯特·爱因斯坦著名的描述为“在距离幽灵行动”,是在其中两个或更多个粒子变为连接的过程和任何操作上的一个执行瞬时影响他人无论相距多远它们。澳门金莎官方游戏纠缠在谎言许多新兴技术,如量子计算和密码的心脏。澳门金沙国际在线开户

纠缠态因其脆弱而臭名昭著;它们的量子连接很容易被最轻微的内部振动或来自外部世界的干扰打破。出于这个原因,科学家们试图在实验中达到尽可能低的温度来纠缠抖动的原子;温度越低,原子相互撞击并破坏其一致性的可能性就越小。在新的研究中,西班牙巴塞罗那的光子科学研究所(ICFO)的研究人员采用了相反的方法——加热原子比一个典型的量子实验温度高数百万倍,以观察纠缠是否能在一个炎热而混乱的环境中持续存在。

相关:18倍的量子粒子让我们大吃一惊

“纠缠是最显着的量子技术之一,但它是著名的脆弱,”贾岗,在ICFO的访问学者和研究的主要作者。澳门金沙国际在线开户“大多数缠结相关的量子技术在低温环境中应用,例如冷原子系统,该限制纠缠澳门金沙国际在线开户态的应用。[无论是否]缠结可以在热和杂乱环境中存活是一个有趣的题。”

事情变得又热又乱

研究者加热填充与汽化小玻璃管和惰性气体温度达到了350华氏度(177摄氏度),正好是烤饼干的最佳温度。在这个温度下,热的铷原子云团处于混沌状态,每秒会发生数千次原子碰撞。就像台球一样,原子相互反弹,传递它们的原子能源和旋转。但是,与传统的台球,该自旋并不代表原子的物理运动。

在量子力学中,自旋是粒子的基本属性,就像质量或电荷一样,赋予粒子一个固有的角动量。在许多方面,一个粒子的旋转类似于一个旋转的行星,既具有角动量,又产生一个弱的磁场,称为磁矩。但在量子力学这个古怪的世界里,经典的类比是行不通的。像质子或电子这样的粒子是旋转的大小和形状的固体,这个概念并不符合量子的世界观。当科学家试图测量一个粒子的自旋时,他们得到了两个答案之一:向上或向下。没有中间的量子力学

幸运的是,一个粒子的自旋产生的微小磁场允许科学家测量了一些独特的方式旋转。其中之一涉及偏振光,或电磁波在一个方向上振荡。

研究人员在铷原子的管射偏振光的光束。由于原子自旋像小磁铁,光旋转的偏振,因为它通过在气体和相互作用与它的磁场。该光原子相互作用产生的原子和气体之间的大规模纠缠。当研究人员测量光波出来的玻璃管的另一侧的转动,他们可以确定原子的气体,其缠结到在纠缠态的原子和叶他们因此传送的总自旋。

相关:2019年12个最令人震惊和最重要的量子实验

“我们使用的[测量]是基于光原子的相互作用,”孔说。“在合适的条件下,这种相互作用会产生光和原子之间的关联,然后如果我们进行正确的检测,这种关联就会转移到原子中,从而在原子之间产生缠结。”令人惊讶的是,这些随机碰撞并没有破坏纠缠。”

与对颗粒的原子的云的艺术图示纠缠彼此之间,由黄 - 蓝线表示。

在该图示中,原子的云被示为具有对缠结彼此之间的颗粒,由黄 - 蓝线表示的。 (图片来源:ICFO)

事实上,在玻璃管内的“热和杂乱”的环境是关键实验的成功。原子是在什么物理学家称为宏观自旋单态,对纠缠粒子总自旋款项的零集合。初始纠缠原子通过碰撞通过他们的缠结彼此量子标签的游戏​​,交换它们的自旋,但保持总自旋为零,并允许集体缠结状态持续至少一毫秒。例如,粒子A被缠绕着粒子B,但是当粒子乙击中粒子C,将其与颗粒C均颗粒链路,等等。

这个“是指每秒1000次,新的一批15个万亿原子被纠缠,”孔在一份声明中说:。一毫秒“对原子来说是很长的一段时间,足够发生大约50次随机碰撞。这清楚地表明,纠缠并没有被这些随机事件所破坏。这可能是这项研究最令人惊讶的结果。”

由于科学家只能理解纠缠原子的集体状态,他们的研究的应用仅限于特殊用途。澳门金沙国际在线开户像量子计算机技术有可能出了问题,因为个别粒子纠缠态的需求的状态被称为存储和发送信息。澳门金莎官方游戏

然而,他们的研究结果可能有助于开发超灵敏的磁场探测器,能够测量比地球磁场弱100亿倍的磁场。这种强力磁力仪在许多科学领域都有应用。例如,在神经科学的研究中,脑磁图被用来通过探测大脑活动发出的超微弱的磁性信号来拍摄大脑图像。

“我们希望,这种巨大的纠缠态会导致应用范围从脑成像,以自动驾驶汽车更好的传感器性能,搜索暗物质,”摩根米切尔,物理学教授和实验室的研究小组负责人说,澳门金莎官方游戏在声明。

他们的研究结果于5月15日在线发表在《华尔街日报》上自然通讯

最初发表在澳门金沙官方游戏

优惠:“如何运作”、“关于空间”和“关于历史”节省45% !

在有限的时间,你可以拿出一个数字订阅任何的我们最畅销的科学杂志仅售2.38 $每月,或45折标价格为前三个月。查看协议

还没有评论 来自论坛的评论