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#40:量子怪异渗入大世界

四个离子可以发生量子纠缠。 那么人类呢?

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如果微小的量子世界的规则适用于普通物体,那么各种奇怪的事情都可能发生:像汽车或人这样的物体可能同时存在于两个地方,或者两台时钟可以“纠缠”,同步移动,就好像它们物理上连接在一起,即使相隔数英里。6月份,国家标准与技术研究院(NIST)的研究人员报告了他们努力探索量子行为可以扩展到日常领域的程度。

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首先,他们诱导一对铍离子发生纠缠,使得它们的物理性质即使在相隔很远时仍然保持在一起。为此,科学家们以一种鼓励离子采用互补自旋的频率发射激光。 接下来,该团队将铍对分成两组,每组现在都与一个镁离子配对,并将这些新的配对移动到不同的区域。较重的镁离子有助于冷却和减慢铍离子的速度。现在,研究人员可以使用激光将铍离子的纠缠态转移到新的铍-镁配对的运动中。这些配对开始形成两个独立的振荡系统,类似于摆动着的钟摆或弹簧上的振动重物。“我们纯粹出于好奇心来研究机械振荡器;以前没有人将它们纠缠起来过,”NIST团队成员大卫·汉内克(David Hanneke)说。

这项实验将帮助科学家们探索为什么小物体遵循量子力学的奇怪规则,而大物体却不遵循——这是物理学中最伟大的谜团之一。在这种情况下,可以使一组振荡离子表现得好像它们是连接在一起的,即使是同等规模的人类物体,比如钟摆和弹簧,“当然不会以这种纠缠的方式表现出来,”汉内克说。“那么崩溃发生在哪里?它在四个离子和钟摆之间。”

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