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科学家在量子纠缠方面取得历史性突破

布鲁克海文国家实验室的科学家们发现了一种新型的量子纠缠,让我们深入了解一种导致粒子在宇宙距离内内在联系的怪异现象。

我们即将解释一个曾经迷惑过爱因斯坦的科学现象,所以喝杯咖啡,系好安全带。

布鲁克海文国家实验室的科学家们完成了一项令人费解的研究,该研究揭示了量子纠缠的奥秘。

简而言之,这个奇怪的奇迹指的是原子——所有已知物质的组成部分——可以内在地联系在一起,即使相隔数十亿光年的空间。 尽管它们之间存在难以理解的距离,但从理论上讲,其中一个引起的变化会影响另一个。 疯了吧?

为了比例,想象两个骰子在地球的不同侧面。 想象一下,每次都抛出 7 个,成功率为 100%。 这是因为它们通过纠缠的过程在瞬间进行交流。

这个想法最初是由物理学家 John Bell 于 1964 年提出的 爱因斯坦,他将自己的纠缠结论描述为“远距离的幽灵般的行动”。

最近才被研究小组批准 2015, 贝尔的基本定理此后在几个引人注目的实验中得到了探索。 这 最新突破 布鲁克海文的科学家们取得的成就前所未有地瞥见了原子的晦涩本质。

这些发现发生在相对论重离子对撞机,这是纽约布鲁克海文的一个特殊设施,能够将带电原子(称为离子)加速到接近光速。

当这些离子相互碰撞或擦肩而过时,它们的相互作用会更多地揭示原子的内部工作原理,并使我们更接近于发现宇宙最大的秘密和量子力学的迷幻定律。

在之前的纠缠检查中,科学家们只观察到同一组粒子和相同电荷在旋转或动量等行为中同步。 例如,已发现不带电荷或电子且带负电荷的光子甚至相距数十亿光年。

然而,纽约市的这一最新突破极大地改变了我们对纠缠的看法,因为人们发现这种现象实际上可能发生在两个带不同电荷的粒子中。

“过去从未测量过可区分粒子之间的干扰,”说 丹尼尔勃兰登堡,俄亥俄州立大学的物理学教授,他是这项研究的合著者。

Brandenburg 和他的同事在 RHIC(或 STAR)使用称为螺线管跟踪器的最先进探测器记录了这一事件,以捕捉以接近光速传播的金离子的相互作用。

光子云包围着离子,并与存在的胶子相互作用——胶子是一种将原子核结合在一起的粒子。 由此,诞生了两个完全不同的粒子,称为π介子,而这正是见证了纠缠突破的地方。

STAR 帮助测量了两者的关键特性,包括速度和撞击角度,以及它们各自的胶子排列。 由此判断,两人身负不同罪名,却依然纠缠不清。

“通过观察不同的原子核并以更高的精度观察这个过程,我们可以开始了解越来越多的细节,”勃兰登堡总结道。 “我们在这里所做的只是概念验证,但还有更多机会。”

为了在 RHIC 和其他设施(例如瑞士的大型强子对撞机)上重复这项技术,勃兰登堡决心揭开原子核的秘密。

量子计算真的会在现实世界中起飞吗? 看来我们离找到答案又近了一步。

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