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量子世界的邊界 原子雲糾纏著數千個原子

原創不易 請隨手點選關注本文由Rehoo團隊Leery原創,無授權禁轉!(圖片來自網路)

量子世界的邊界 原子雲糾纏著數千個原子

圖片來自網路

粒子一次在例項彼此互動,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:超冷原子雲,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。隨著它的擴充套件,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。

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研究人員進行了測量,結果顯示,隨著雲的擴充套件,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,其精確度大於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物件,但表明可以使分區任意成形,而另一個可以在單個擴充套件雲上執行五次測量。

關於這一點的好處是,冷原子雲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位元將是非常具有挑戰性的,因為任何直接幹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,糾纏是通過將光子傳送到裝置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映象。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。

量子世界的邊界 原子雲糾纏著數千個原子

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第二種情況下,它們被放置在單個晶片上,其間具有光通道。然而,以確保任何兩個器件的效能足夠匹配,因此他們只是在兩個單獨的晶片上做了測試,直到他們發現匹配。 在實驗中,這兩個晶片相距20釐米,但研究人員表示,他們可以將它們放置在距離最遠70米處,而不會對其設定產生任何重大變化。

該硬體還可以在電信波長下工作,並且應該可以達到75 公裡,達到實驗室效率的95%。這在這裡可能帶來實際的好處:兩個遙遠裝置的容易糾纏為諸如量子金鑰分配之類的事物提供了一個很好的機會。

所有這一切引人注目的是系統糾纏的物理尺寸。它們仍然是微觀的,但它們仍然比我們通常認為屬於量子世界的事物大得多。它並沒有告訴我們兩者之間的界限在哪裡發生了分解,但它確實看起來像這個邊界將取決於給定系統的特定特徵,而不僅僅是涉及的原子數目。

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