量子力学带来了许多令人不快的启示，从认为客观现实是一种幻觉的想法，到认识到物体可以同时处于两种状态（例如，死了和活着）的量子力学。当小物体变大时，这种奇怪的量子行为并没有结束——只是我们的感官和仪器无法检测到它。通过敲打两组微小的鼓，两个物理学家团队已经将我们观察量子效应的尺度带入了宏观领域。

　　这些发现证明了一种比以前更大的规模的怪异量子效应，称为“纠缠”，并且描述了一种使用这种效应的方法——当粒子即使彼此相距很远时仍保持相互连接—从而避免了令人讨厌的量子不确定性。 研究人员说，这些知识可用于探测量子引力，并设计具有远远超出传统设备的计算能力的量子计算机。

　　物理学家们长期以来一直想知道，奇怪的量子现象在多大程度上让位于我们更熟悉和更可预测的宏观世界，主要是因为没有硬性规定说这种现象应该存在——只是随着事情的扩大，它们越来越不容易被观察到。

　　或者至少以前是这样。来自两个独立研究团队的新实验实现了从观察单个原子之间的量子纠缠到观察每个由大约1万亿个原子组成的微米级铝膜或“鼓”之间的量子纠缠的飞跃。

　　纠缠最简单地描述了这样一个思想，即两个粒子可以保持固有的连接，无论它们相距多远。粒子之间以太耦合：测量一个粒子的一些信息，例如粒子的位置，您还将获得有关其缠结伙伴位置的信息；对一个粒子进行更改，您的动作会将相应的更改传送给另一粒子，所有这些动作的速度都快于光速。

　　第一个实验的科学家在科罗拉多州博尔德市的美国国家标准技术研究院（NIST）进行了实验，他们将每个约10微米长的微型鼓放在晶体芯片上，然后将它们过冷至接近绝对零。随着转鼓的冷却，大大降低了转鼓与系统外部物体相互作用的机会，从而使科学家能够将转鼓诱X*X到纠缠的状态，并在受到规则的微波脉冲撞击时同步振动。

　　“如果你独立分析两个鼓的位置和动量数据，它们看起来都很热，”合著者、NIST大学的物理学家约翰·特费尔在一份声明中说，他指的是粒子越热振动越大。“但是一起看一下，我们可以看到，一个鼓的随机运动与另一个鼓的随机运动高度相关，这只有通过量子纠缠才能实现。”

　　研究人员通过观察它们的振幅——它们离静止位置的最大距离——在大约一个质子的高度上下摆动时的匹配程度来测量鼓的缠绕程度。研究人员发现，这些鼓以高度同步的方式振动——当一个鼓的振幅较高时，另一个鼓的振幅较低，它们的速度正好相反。

　　Teufal表示：“如果它们之间没有相关性，并且都非常冷，你只能在半个量子运动的不确定性范围内猜测另一个鼓的平均位置。”就像鼓会振动一样。“当它们纠缠在一起时，我们可以做得更好，而且不确定性也较小。缠结是唯一可行的方法。” 两个大型振动鼓似乎是两个单独的对象，但它们通过怪异的量子缠结连接在一起。

　　NIST的研究人员希望使用他们的磁鼓系统在量子网络中构建节点或网络端点，同时使它们适应需要前所未有的精度水平的问题，例如在最小规模作用下检测重力。

　　由芬兰阿尔托大学的MikaSillanp？？领导的第二组研究人员着手使用自己的量子鼓系统来规避量子物理学最严格的规则之一——海森堡不确定性原理。

　　该原理由德国物理学家维尔纳·海森堡（Werner Heisenberg）于1927年首次提出，它为测量颗粒的某些物理性质时获得的绝对精度设置了硬性限制。它体现了这样一种观点，即在最小，最基本的层次上，宇宙是一个模糊且不可预测的野兽，从不让有关其的完整信息被人们所知道。

　　例如，您无法同时绝对精确地知道粒子的位置和动量。是否想确切知道电子在哪里？您可以反复测量以建立一定的确定性。但是您做的越多，与它的互动就越多，从而改变了它的动力。反之亦然。量子世界中的确定性是一种折衷—在一个领域中，对象以概率云的形式存在的可能性越来越大，对它们的一种性质的把握越多，对另一种性质的把握就越少。

　　但是第二组研究人员找到了解决此问题的方法。通过像小军鼓一样连续用光子或光粒子撞击量子鼓，研究人员能够将其鼓调到纠缠状态。然后，研究人员没有测量每个单独的鼓的位置和动量，而是将缠绕的鼓视为一个单独的组合鼓，并在不影响其速度的情况下测量虚拟鼓的位置。

　　芬兰阿尔托大学博士后研究员、第一作者劳雷·梅塞尔·德·莱皮奈在一份声明中说:“如果把两个鼓看成一个量子力学实体，那么鼓运动的量子不确定性就被取消了。”

　　这为在最小的秤上进行测量而又不丢失任何信息打开了一个全新的可能性范围，并且，考虑到测量的连续方式，他们的新量子传感器可以监控不断发展的微小系统。研究人员希望他们的缠绕鼓足够敏感，可以测量引力波和暗物质在空间造成的微小扭曲，并用于连接量子网络，量子网络使用缠绕的物体，很像他们的鼓作为中继。

　　这两个实验也使我们面临着接近量子世界的现实，尽管表面上牵强的思想实验召唤了半死半活的猫，但它们却以比我们想象的更微妙的方式渗入我们自己的体内。

　　第一组和第二组都在5月7日发表了他们的发现。

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