这很厉害吗？瑞士科学家展示1600万个原子的量子纠缠

产生让很多原子发生纠缠的单光子的设备的局部图。图片来源：物理学家组织网

科技日报北京10月16日电 记者刘霞

据物理学家组织网近日报道，量子理论预测，大量原子能发生量子纠缠。此前，科学家曾展示了2900个原子的量子纠缠。而瑞士日内瓦大学的科学家最近展示了1600万个原子在一个1厘米的晶体内的量子纠缠，研究发表在最新一期的《自然·通信》杂志上。

量子纠缠是量子力学理论预测的一种物理现象，指粒子在由两个或两个以上粒子组成系统中相互影响，这种影响不受距离的限制，即使两个粒子分隔在直径达10万光年的银河系两端，一个粒子的变化仍会瞬间影响另外一个粒子。

量子纠缠是方兴未艾的量子革命的先决条件，也对量子计算机的运算能力和操作模式影响巨大。此外，根据量子纠缠，科学家们提出了“量子通信”的设想。按照不确定性原理，这种传输信息的方式从根本上杜绝了被破译的可能，即使信息被截取，其“不确定性”使破译者根本无从下手，这对数据保护尤其是数据加密来说至关重要。

让两个粒子发生纠缠并非难事：例如，分开一个光子会生成两个相互纠缠的光子，这两个光子拥有相同的属性和行为。日内瓦大学应用科学团队的研究人员弗洛里安·夫洛韦思说：“但我们无法直接观测几百万个原子之间的纠缠过程，因为需要收集和分析的数据量太大。”

为了解决这一问题，夫洛韦思和同事选择了一种不那么直接的方法。在最新研究中，他们让一个光子通过一个量子中继器——富含稀土原子的晶体，被冷却到零下270℃。当单个光子渗入这个小晶块时，其内的原子会发生纠缠；而且，当晶体再次释放单个光子而没有阅读它接收的信息时，纠缠再次发生。他们研究了晶体重新释放出来的光的属性，同时分析了其统计特性等，成功展示了1600万个原子之间的纠缠。