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)原子的量子糾纏現(xiàn)象。據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)報(bào)道,瑞士日內(nèi)瓦大學(xué)的科學(xué)家在最新研究中,展示了1600萬(wàn)個(gè)原子在一個(gè)1厘米見方晶體內(nèi)的量子糾纏,研究發(fā)表在近日出版的《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(wàn)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,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)量子糾纏原理,科學(xué)家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,其不確定性也會(huì)使破譯者根本無(wú)從下手,這對(duì)數(shù)據(jù)保護(hù)尤其是數(shù)據(jù)加密來(lái)說(shuō)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(shuō):“但我們無(wú)法直接觀測(cè)幾百萬(wàn)個(gè)原子之間的糾纏過(guò)程,因?yàn)樾枰占头治龅臄?shù)據(jù)量太大。”
為了解決這一問(wèn)題,此次夫洛韋思和同事選擇了一種不那么直接的方法:他們讓一個(gè)光子通過(guò)一個(gè)量子中繼器——被冷卻到零下270℃的富含稀土原子的晶體。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;而當(dāng)晶體再次釋放單個(gè)光子但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(lái)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(wàn)個(gè)原子之間的糾纏現(xiàn)象。