"量子纠缠"原子数量再创纪录：1600万原子的量子纠缠

羊君

来源：科技日报



　　科技日报北京10月30日电 （记者刘霞）量子理论预测，大量原子能发生量子纠缠。此前，科学家曾展示了2900个原子的量子纠缠现象。据物理学家组织网报道，瑞士日内瓦大学的科学家在最新研究中，展示了1600万个原子在一个1厘米见方晶体内的量子纠缠，研究发表在近日出版的《自然·通信》杂志上。

　　量子纠缠是量子力学理论预测的一种物理现象，指粒子在由两个或两个以上粒子组成系统中相互影响，这种影响不受距离的限制，即使两个粒子分隔在直径达10万光年的银河系两端，一个粒子的变化仍会瞬间影响另外一个粒子。

　　量子纠缠是方兴未艾的量子革命的先决条件，对量子计算机的运算能力和操作模式影响巨大。此外，根据量子纠缠原理，科学家提出了量子通信的设想。


　　按照不确定性原理，这种传输信息的方式从根本上杜绝了被破译的可能，即使信息被截取，其不确定性也会使破译者根本无从下手，这对数据保护尤其是数据加密来说至关重要。

　　让两个粒子发生纠缠并非难事。例如，分开一个光子会生成两个相互纠缠的光子，这两个光子拥有相同的属性和行为。日内瓦大学应用科学团队的研究人员弗洛里安·夫洛韦思说：“但我们无法直接观测几百万个原子之间的纠缠过程，因为需要收集和分析的数据量太大。”

　　为了解决这一问题，此次夫洛韦思和同事选择了一种不那么直接的方法：他们让一个光子通过一个量子中继器——被冷却到零下270℃的富含稀土原子的晶体。当单个光子渗入这个小晶块时，其内的原子会发生纠缠；而当晶体再次释放单个光子但没有阅读它接收的信息时，纠缠再次发生。他们研究了晶体重新释放出来的光的属性，同时分析了其统计特性等，成功展示了1600万个原子之间的纠缠现象。