15万亿个原子的纠缠

5月15日(合众国际社)--根据一项新的研究，科学家们观察到了一个出人意料的大量子系统，它具有15万亿个纠缠的原子。

量子纠缠描述了独立粒子之间的联系。这一现象是量子计算、量子加密和其他量子技术前景的关键。

通常，量子纠缠以一对耦合的原子或电子为特征。纠缠态是相当微妙的。为了确保纠缠粒子不受干扰，许多量子系统必须被隔离，并保持在接近绝对零度的温度，这限制了它们的实际生存能力。

在周五发表在“自然通讯”(Nature Communications)上的这项新研究中，研究人员将一团气体原子云加热到450开尔文以上的温度。原子远不是孤立的。每隔几微秒，数十亿个气体原子就会发生碰撞，导致它们的电子零星地向不同方向旋转。

物理学家用激光测量炽热而混乱的气体原子云的磁化强度。通过测量由电子自旋模式引起的磁化强度，科学家们能够检测到气体原子之间的耦合。科学家们惊讶地发现了大约15万亿个原子的纠缠--总共比之前的纠缠记录大了100倍。

如果我们停止测量，纠缠将保持大约1毫秒，这意味着新一批15万亿个原子每秒被纠缠1000次，西班牙光子科学研究所研究员、该研究的第一作者贾刚在一份新闻稿中说。

你一定认为1毫秒对原子来说是很长的时间，足以发生大约50次随机碰撞，孔令辉说。这清楚地表明纠缠不会被这些随机事件破坏。这可能是这项工作最令人惊讶的结果。

大规模探测量子纠缠的能力可以帮助科学家改进超灵敏磁场探测技术。

研究人员已经在研究大脑磁信号的脑磁图领域中使用了具有热的、高密度原子气体的传感器。纠缠的加入可以帮助科学家以更高的分辨率研究大脑的磁信号。

IFCO的合著者摩根·米切尔(Morgan Mitchell)表示，这一结果令人惊讶，真正偏离了每个人对纠缠的预期。我们希望这种巨大的纠缠态将在从大脑成像到自动驾驶汽车再到暗物质搜索的各种应用中带来更好的传感器性能。