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“真的非常奇怪”：物理学家首次使两个移动原子纠缠在一起，验证了“幽灵般的”量子理论
科学家首次观察到大质量粒子动量中的量子纠缠。经过数十年的研究，结果可以帮助物理学家探索量子力学和引力之间的关系。
来源:LiveScience科学家首次观察到原子物理运动方式中的量子纠缠——将阿尔伯特·爱因斯坦曾经描述为“幽灵般的远距离作用”的现象带入更加清晰的现实。
在《自然通讯》杂志上发表的这项新研究中，研究人员证明，成对的超冷氦原子可以通过它们的动量以量子力学方式连接起来——动量是衡量粒子移动速度和方向的指标，同时考虑了其质量。
量子纠缠是量子力学最奇怪的特征之一。当两个粒子纠缠在一起时，其中一个粒子的测量会立即影响另一个粒子。科学家之前已经在光子（光包）和原子的内部自旋状态中证明了这一点，但从未在具有质量的粒子的运动中证明过这一点。这很重要，因为原子有质量，而质量会对重力做出反应。光子则不然。有一天，动量纠缠的原子可以为量子传感器提供足够精确的动力，以检测称为引力波的时空涟漪或绘制地球内部地图。
捕捉行为中的纠缠
首先，研究小组选择氦作为原子，因为它可以保持在长期激发态，寿命约为两个小时——在仅持续 20 到 30 秒的实验中，这“基本上是无限的”，澳大利亚国立大学的实验物理学家、该研究的资深作者肖恩·霍奇曼 (Sean Hodgman) 告诉《Live Science》。这种内部能量意味着每个原子都会以足够的力撞击探测器来单独记录。它使团队能够以单原子分辨率重建云的完整三维动量。
为了创建动量纠缠原子对，该团队首先将氦云冷却到接近绝对零。通常，原子独立地运动。但如果你足够冷却它们，它们就会缓慢地接近静止。它们的量子身份模糊在一起形成一个单一的集体物体，称为玻色-爱因斯坦凝聚体。