宏观物体的量子纠缠

1935年，爱因斯坦与其他物理学家提出，量子力学会出现一种“幽灵般的超距作用”，以此来反对量子力学。数十年过去了，量子力学已经发展成为自然的基本理论，这种被称作量子纠缠的超距作用也已经被证实。量子纠缠允许物体在任意距离上相互影响，且不需要任何直接的交互。这一现象既违背了经典物理学，也颠覆了我们对现实的常识性理解。

如今，量子纠缠被认为是量子力学的基石，此前已经在微观粒子（比如原子）的实验中被证明存在。在未来的几十年里，量子纠缠也是许多潜在的量子技术变革的关键基础，如量子计算和加密信息传输。

然而，量子纠缠是极其脆弱的，如果纠缠的粒子与周围的环境相互作用（比如热扰动），它就会消失。长久以来，在比原子或分子更大的物体之间发生纠缠都被认为是荒谬的。然而，就在最近，阿尔托大学（Aalto University）应用物理系教授Mika Sillanp??教授带领的一个研究团队现在已经证明事实并非如此。

量子纠缠

在这项新研究中，物理学家成功地把两种几乎肉眼可见的不同运动物体转变为纠缠的量子态，它们可以通过超距作用互相感受。实验中的对象是两个振动的鼓膜，它们是由置于硅芯片上的金属铝片制成（见头图）。相较于原子尺度，鼓膜巨大且宏观，它们的直径达到15微米，几乎与人类头发的直径相当。

Sillanp??教授表示，振动的部分是通过超导微波电路进行交互的。电路中的电磁场会带走一切热扰动，只留下量子力学的振动。

消除所有形式的外部噪音对实验来说是至关重要的，这就是为什么它们必须在接近绝对零度的极低温度下进行，即零下273摄氏度。值得注意的是，这种实验研究法可以让这种不寻常的纠缠状态持续很长一段时间。在此次实验中，纠缠状态持续可长达半个小时。相比之下，微观粒子的纠缠只持续了不到一秒。

量子隐形传态

未来，研究团队还将尝试远距传输机械振动。在量子隐形传态中，物理实体的属性可以利用“幽灵般的超距作用”在任意距离上传输。不过，想要最终实现还有很长的路要走。

这项研究结果表明，我们有可能控制那些大小接近我们日常生活所接触到物体的最脆弱特性。这一成就为新型量子技术打开了大门，纠缠的鼓膜可以被用作路由器或传感器。这一发现也使基础物理学的新研究成为可能，例如，引力和量子力学之间的相互作用。

目前，这项重要的研究成果已经发表在顶级科学期刊《自然》（Nature）杂志上。

文章来源：《量子电子学报》 网址: http://www.lzdzxbzz.cn/zonghexinwen/2021/0301/511.html

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