物理学家在室温下实现量子纠缠

作者:敬哲

<p>保罗克里莫夫,分子工程研究所的研究生,在实验过程中调整激光束的强度因为激光位于红外光谱内,所以人眼看不见.Awschalom Group提供的一项新发表的研究芝加哥大学和阿贡国家实验室展示了如何在室温和小磁场中产生宏观纠缠纠缠是量子力学预测的最奇怪的现象之一,这是大多数现代物理学的基础:它说两个粒子可以一个粒子的状态可以立即影响另一个粒子的状态 - 无论它们相隔多远一个世纪以前,纠缠是激烈的理论辩论的中心,让阿尔伯特爱因斯坦这样的科学家感到困惑今天,纠缠是作为自然事实被接受,并且正在积极地被探索作为未来技术的资源包括量子计算机,量子通信网络和高精度量子传感器纠缠也是自然界最难以捉摸的现象之一产生粒子之间的纠缠需要它们以高度有序的状态开始,而热力学则控制着它们之间的相互作用</p><p>热量和其他形式的能量当试图在宏观尺度上实现纠缠时,在巨大的粒子之间构成了一个特别艰巨的挑战“我们习惯的宏观世界似乎非常整洁,但在原子尺度上完全无序化热力学定律通常会阻止我们观察宏观物体中的量子现象,“保罗克里莫夫说,他是分子工程研究所的研究生,也是量子纠缠新研究的第一作者</p><p>该研究所是UChicago与阿贡国家实验室的合作伙伴</p><p>科学家已经克服了这个问题通过进入超低温(-270摄氏度)并施加巨大的磁场(比典型的冰箱磁铁大1000倍)或使用化学反应,在固体和液体中实现了宏观的纠缠在11月20日的Science Advances,Klimov和分子工程研究所David Awschalom教授的研究小组的其他研究人员已经证明,在室温和小磁场中可以产生宏观纠缠</p><p>研究人员使用红外激光对磁性状态进行排序(优先排列)成千上万的电子和原子核,然后电磁脉冲,类似于传统的磁共振成像(MRI),用于纠缠它们这个过程导致成对的电子和原子核在宏观的40微米立方体积(红血的体积)细胞)半导体SiC变得纠缠“我们知道原子核的自旋态与半导体缺陷相关的ei在室温下具有优异的量子特性,“Awschalom,Liew家族分子工程教授和Argonne的资深科学家说道</p><p>”他们是光学和电子学的连贯,长寿和可控的鉴于这些量子', “创造纠缠的量子态似乎是一个可实现的目标”除了具有基本的物理利益外,“在环境条件下在电子级半导体中产生强大的纠缠态的能力对未来的量子器件具有重要意义,”Awschalom说道</p><p>短期来看,这里使用的技术与先进的SiC器件制造协议所支持的复杂器件相结合,可以使量子传感器使用纠缠作为资源来击败传统(非量子)传感器的灵敏度极限</p><p>鉴于纠缠在环境中工作条件和SiC是生物友好的,生物传感i生命有机体是一个特别令人兴奋的应用“我们对纠缠增强的磁共振成像探针感到兴奋,它可能具有重要的生物医学应用,”IBM的Thomas J Watson研究中心的Abram Falk说,他是研究结果的合着者</p><p>从长远来看,甚至有可能从相同SiC芯片上的纠缠态到远端SiC芯片上的纠缠态 这种努力可以通过允许宏观量子态的物理现象来促进,而不是单个量子态(在单个原子中),彼此非常强烈地相互作用,这对于以高成功率产生纠缠是重要的</p><p>这种长距离纠缠已提出各州同步全球定位卫星并以物理定律从窃听者基本上保护的方式传播信息出版物:Paul V Klimov等人,“宏观固态自旋系统中环境条件下的量子纠缠” ,“科学进展,2015年11月20日:第1卷,第10期,e1501015; DOI:101126 / sciadv1501015资料来源:....