科学家建立：通往“量子世界”的桥梁！想不想

纠缠是量子力学的主要原理之一，奥地利科学技术研究所约翰内斯·芬克(Johannes Fink)教授研究小组的物理学家发现了一种利用机械振荡器产生纠缠辐射的方法，期研究发现发表在《自然》上。当涉及到连接量子计算机时，它可能被证明是非常有用的。纠缠是量子世界的一种典型现象，它不存在于所谓的经典世界——支配我们日常生活的世界和物理定律中。

当两个粒子纠缠时，一个粒子的特性可以通过观察另一个粒子来确定。这是爱因斯坦发现的，现在这一现象被积极地应用于量子密码学，在量子密码学中，是不可破解的。辐射也会被纠缠：这是奥地利IST大学芬克教授团队的博士后Shabir Barzanjeh目前正在研究的现象，也是这项研究的第一作者。想象一个有两个出口的盒子，如果两个出口纠缠在一起，人们可以通过观察另一个出口来表征从一个出口发出的辐射。

纠缠辐射以前已经产生过，但在这项研究中，第一次使用了一个机械物体。该团队制造的硅束长度为30微米，由大约1万亿(10^12)个原子组成，在量子尺度上非常大，这个实验在基本层面上很有趣。问题是：一个人能利用这么大的系统来产生非经典辐射吗？现在，我们知道答案是肯定的。但该装置也有实用价值，机械振荡器可以作为连接极其敏感的量子计算机和连接数据中心内外的光纤纽带，现已经建立了一个量子链路的原型。

在超导量子计算机中，电子元件只能在极低的温度下工作，即绝对零度(-273.15°C)以上千分之几度。这是因为这种量子计算机是在微波光子的基础上运行，微波光子对噪声和损耗极其敏感。如果量子计算机的温度升高，所有信息都会被破坏。因此，目前将信息从一台量子计算机转移到另一台计算机几乎不可能，因为信息必须穿越一个温度太高而无法生存的环境。另一方面，网络中的经典计算机通常是通过光纤连接。

因为光辐射对破坏或破坏数据的干扰具有很强的抗扰能力，要将这项成功的技术应用于量子计算机，需要建立一个链路，将量子计算机的微波光子转换成光学信息载体，或者建立一个设备，生成纠缠的微波光场，作为量子隐形传态的资源。这样的连接将成为室温光学和低温量子世界之间的桥梁，物理学家们开发的设备是朝着这个方向迈出一步。第一作者Barzanjeh说：我们建造的振荡器使我们离量子互联网又近了一步。

但这并不是该设备唯一的潜在应用，该系统也可以用来提高引力波探测器的性能，Shabir Barzanjeh和Johannes Fink说：原来，观测这种稳态纠缠场意味着产生它的机械振荡器必须是一个量子物体。这适用于任何类型的介质，不需要直接测量，所以在未来，该测量原理可以帮助验证或证伪其他难以探究系统的潜在量子性质，比如生物体或引力场。

博科园｜研究/来自：奥地利科学技术研究所

参考期刊《自然》

DOI: 10.1038/s-019-1320-2

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