雖然量子糾纏現(xiàn)象已在微觀粒子中得到證實(shí),但在日常物體之間卻很難看到。美國芝加哥大學(xué)研究團(tuán)隊成功展示了兩個聲波諧振器之間的高保真糾纏,標(biāo)志著量子聲學(xué)領(lǐng)域的重大進(jìn)展。相關(guān)論文發(fā)表在10日的《自然-通訊》雜志上。

之前研究已證明,可將非常小的物體糾纏在一起,如在單個電子間實(shí)現(xiàn)糾纏。但現(xiàn)在,芝加哥大學(xué)研究團(tuán)隊利用聲波諧振器實(shí)現(xiàn)了更大尺度上的糾纏。這里的糾纏并非發(fā)生在構(gòu)成諧振器的分子、原子或其他粒子之間,而是發(fā)生在諧振器產(chǎn)生的“聲子”之間。

聲子是納米級的機(jī)械振動,可被視為是一種聲音。研究人員解釋說,聲子是構(gòu)成聲音的最小量子單元。聲子不是基本粒子,而可能是數(shù)萬億個粒子共同運(yùn)動的集體表現(xiàn)。與單個電子、單個原子、單個光子的量子糾纏系統(tǒng)相比,這是宏觀的。

傳統(tǒng)上,量子力學(xué)適用于微觀尺度的物理現(xiàn)象,經(jīng)典物理學(xué)則適用于人類日常經(jīng)驗尺度。然而,通過實(shí)現(xiàn)大規(guī)模物體集體運(yùn)動的量子糾纏,這一界限正在被拓展。隨著技術(shù)進(jìn)步,薛定諤提出的“貓態(tài)”(即量子疊加態(tài))存在的范圍也在逐漸擴(kuò)大。

研究團(tuán)隊開發(fā)了一種裝置,核心組件為兩個表面聲波諧振器。它們各自位于獨(dú)立的芯片上,并配有相應(yīng)的機(jī)械支撐結(jié)構(gòu)。每個諧振器均與一個超導(dǎo)量子比特相連,這些量子比特用于生成并檢測聲子的糾纏態(tài)。利用此裝置,研究團(tuán)隊證實(shí),在保持物理分離的同時,大型諧振器仍能以高保真度實(shí)現(xiàn)量子糾纏。

研究人員表示,盡管之前已有實(shí)驗證明了糾纏現(xiàn)象的存在,但這些實(shí)驗的保真度有限。而本研究展示了一種能力,即能制造出更為復(fù)雜的糾纏態(tài),未來有望將邏輯編碼加入其中。