產(chǎn)生讓很多原子發(fā)生糾纏的單光子的設(shè)備的局部圖。圖片來源：物理學(xué)家組織網(wǎng)
科技日?qǐng)?bào)北京10月16日電 記者劉霞
據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)近日?qǐng)?bào)道，量子理論預(yù)測(cè)，大量原子能發(fā)生量子糾纏。此前，科學(xué)家曾展示了2900個(gè)原子的量子糾纏。而瑞士日內(nèi)瓦大學(xué)的科學(xué)家最近展示了1600萬個(gè)原子在一個(gè)1厘米的晶體內(nèi)的量子糾纏，研究發(fā)表在最新一期的《自然·通信》雜志上。
量子糾纏是量子力學(xué)理論預(yù)測(cè)的一種物理現(xiàn)象，指粒子在由兩個(gè)或兩個(gè)以上粒子組成系統(tǒng)中相互影響，這種影響不受距離的限制，即使兩個(gè)粒子分隔在直徑達(dá)10萬光年的銀河系兩端，一個(gè)粒子的變化仍會(huì)瞬間影響另外一個(gè)粒子。
量子糾纏是方興未艾的量子革命的先決條件，也對(duì)量子計(jì)算機(jī)的運(yùn)算能力和操作模式影響巨大。此外，根據(jù)量子糾纏，科學(xué)家們提出了“量子通信”的設(shè)想。按照不確定性原理，這種傳輸信息的方式從根本上杜絕了被破譯的可能，即使信息被截取，其“不確定性”使破譯者根本無從下手，這對(duì)數(shù)據(jù)保護(hù)尤其是數(shù)據(jù)加密來說至關(guān)重要。
讓兩個(gè)粒子發(fā)生糾纏并非難事：例如，分開一個(gè)光子會(huì)生成兩個(gè)相互糾纏的光子，這兩個(gè)光子擁有相同的屬性和行為。日內(nèi)瓦大學(xué)應(yīng)用科學(xué)團(tuán)隊(duì)的研究人員弗洛里安·夫洛韋思說：“但我們無法直接觀測(cè)幾百萬個(gè)原子之間的糾纏過程，因?yàn)樾枰占头治龅臄?shù)據(jù)量太大?！?/p>
為了解決這一問題，夫洛韋思和同事選擇了一種不那么直接的方法。在最新研究中，他們讓一個(gè)光子通過一個(gè)量子中繼器——富含稀土原子的晶體，被冷卻到零下270℃。當(dāng)單個(gè)光子滲入這個(gè)小晶塊時(shí)，其內(nèi)的原子會(huì)發(fā)生糾纏；而且，當(dāng)晶體再次釋放單個(gè)光子而沒有閱讀它接收的信息時(shí)，糾纏再次發(fā)生。他們研究了晶體重新釋放出來的光的屬性，同時(shí)分析了其統(tǒng)計(jì)特性等，成功展示了1600萬個(gè)原子之間的糾纏。
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