Kwantumverstrengeling is nu direct op macroscopische schaal waargenomen: ScienceAlert

Kwantumverstrengeling is het samenvoegen van twee deeltjes of objecten, ook al liggen ze ver uit elkaar – de eigenschappen van elk zijn gerelateerd op een manier die volgens de regels van de klassieke fysica niet mogelijk is.

Het is een vreemd fenomeen beschreven door Einstein als “eng werken op afstand‘, maar het is de excentriciteit die het zo fascinerend maakt voor wetenschappers Studie 2021Quantum wirwar Ze worden direct op macroscopische schaal waargenomen en geregistreerd – een schaal die veel groter is dan de subatomaire deeltjes die normaal worden geassocieerd met verstrengeling.

De betrokken afmetingen zijn nog steeds vrij klein vanuit ons perspectief – de experimenten hadden betrekking op twee aluminium vaten zo klein als een vijfde van de breedte van een mensenhaar – maar in de wereld van de kwantumfysica zijn ze behoorlijk massief.

“Als je de positie- en momentumgegevens van de twee drums onafhankelijk van elkaar analyseert, zien ze er allemaal goed uit,” Natuurkundige Jean Théophile zei:van het National Institute of Standards and Technology (NIST) in de VS, vorig jaar.

“Maar als we ze samen bekijken, kunnen we zien dat wat lijkt op de willekeurige beweging van de ene trommel nauw verwant is aan de andere, op een manier die alleen kan worden bereikt door Kwantumverstrengeling. “

Hoewel het niet duidelijk is dat kwantumverstrengeling niet kan optreden bij macroscopische objecten, werd voor die tijd gedacht dat de effecten niet merkbaar waren op grotere schaal – of misschien dat de macroscopische schaal wordt beheerst door een andere reeks regels.

Recent onderzoek wijst uit dat dit niet het geval is. In feite gelden hier ook dezelfde kwantitatieve regels, en die zijn ook te zien. De onderzoekers trilden de membranen van de kleine cilinder met behulp van microgolffotonen en hielden ze synchroon wat betreft hun positie en snelheden.

Om externe interferentie, een veelvoorkomend probleem bij kwantumgevallen, te voorkomen, werden de drums gekoeld, in elkaar grijpend en gemeten in afzonderlijke fasen terwijl ze zich in een gekoelde container bevonden. De toestanden van de vaten worden vervolgens gecodeerd in een reflexmicrogolfveld dat op dezelfde manier werkt als radar.

Eerdere studies hebben ook macroscopische kwantumverstrengeling gerapporteerd, maar het artikel uit 2021 gaat verder: alle noodzakelijke metingen werden geregistreerd in plaats van afgeleid, en de verstrengeling werd gegenereerd op een deterministische, niet-willekeurige manier.

in Een reeks verbonden maar afzonderlijke ervaringenhebben onderzoekers die ook werken met macroscopische trommels (of oscillatoren) in het geval van kwantumverstrengeling laten zien hoe de positie en het momentum van twee trommels tegelijkertijd kunnen worden gemeten.

“In ons werk tonen drumvellen collectieve kwantumbeweging”, Natuurkundige Laure Mercier de Lipinay zei:van de Aalto Universiteit in Finland. “De vaten trillen in een fase tegengesteld aan elkaar, zodat wanneer de ene zich in de eindpositie van de trillingscyclus bevindt, de andere tegelijkertijd in de tegenovergestelde positie is.”

“In dit geval wordt de kwantumonzekerheid van de beweging van de trommels teniet gedaan als de twee trommels worden behandeld als een enkele kwantummechanische entiteit.”

Wat dit belangrijke nieuws maakt, is dat hij rondloopt Het onzekerheidsprincipe van Heisenberg Het idee dat positie en momentum niet tegelijkertijd perfect kunnen worden gemeten. Het principe stelt dat het opnemen van een meting de andere zal verstoren via een proces genaamd Quantum back-actie.

Naast het ondersteunen van de andere studie bij het aantonen van macroscopische kwantumverstrengeling, gebruikt dit specifieke onderzoek deze verstrengeling om kwantumachtergrondactie te voorkomen – in wezen het onderzoeken van de lijn tussen klassieke fysica (waar het onzekerheidsprincipe van toepassing is) en kwantumfysica (waar het nu niet lijkt zijn).

Een mogelijke toekomstige toepassing van de twee reeksen resultaten is in kwantumnetwerken – het vermogen om objecten op microscopische schaal te manipuleren en te verstrengelen, zodat ze communicatienetwerken van de volgende generatie kunnen voeden.

Natuurkundigen Hoi-Kwan Lau en Aashish Clerk, die niet betrokken waren bij de studies, schreven in: Commentaar op het destijds gepubliceerde onderzoek.

nee eerst en de ten tweede De studie is gepubliceerd in Wetenschappen.

Een versie van dit artikel is voor het eerst gepubliceerd in mei 2021.