科技日?qǐng)?bào)記者 張佳欣

雖然量子糾纏現(xiàn)象已在微觀(guān)粒子中得到證實(shí)，但在日常物體之間卻很難看到。美國(guó)芝加哥大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)成功展示了兩個(gè)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(gè)電子間實(shí)現(xiàn)糾纏。但現(xiàn)在，芝加哥大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)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(jí)的機(jī)械振動(dòng)，可被視為是一種聲音。研究人員解釋說(shuō)，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(wàn)億個(gè)粒子共同運(yùn)動(dòng)的集體表現(xiàn)。與單個(gè)電子、單個(gè)原子、單個(gè)光子的量子糾纏系統(tǒng)相比，這是宏觀(guān)的。

傳統(tǒng)上，量子力學(xué)適用于微觀(guān)尺度的物理現(xiàn)象，經(jīng)典物理學(xué)則適用于人類(lèi)日常經(jīng)驗(yàn)尺度。然而，通過(guò)實(shí)現(xiàn)大規(guī)模物體集體運(yùn)動(dòng)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(duì)開(kāi)發(fā)了一種裝置，核心組件為兩個(gè)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(gè)諧振器均與一個(gè)超導(dǎo)量子比特相連，這些量子比特用于生成并檢測(cè)聲子的糾纏態(tài)。利用此裝置，研究團(tuán)隊(duì)證實(shí)，在保持物理分離的同時(shí)，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(yàn)證明了糾纏現(xiàn)象的存在，但這些實(shí)驗(yàn)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(lái)有望將邏輯編碼加入其中。