研究人员成功将两颗毫米级钻石纠缠在一起，实现量子纠缠规模的巨大飞跃

量子纠缠是一种幽灵般的超距作用，有望在高性能计算和安全等领域大有作为，它通常被认为是微观世界的一种功能。将两个粒子或两个微观物体的命运交织在一起很容易——好吧，这并不容易，但如今相对实用。现在，科学家们首次在宏观尺度上实现了量子纠缠，将两颗毫米大小的钻石纠缠在一起。

本周《科学》杂志刊登的这项研究结果有望成为量子力学和经典力学的一次重大飞跃。这是首次在两个相当大的物体之间实现纠缠，而且是在室温下。

常读此书的读者都知道，纠缠是将两个独立物体（无论是光子还是纳米级物体）连接起来的过程，这样无论它们相距多远，它们的行为都会相同。一个粒子上发生的事情也会发生在另一个粒子上，即使它们相隔整个宇宙。

牛津大学的研究人员取了两颗小钻石，大约 3 毫米见方，1 毫米厚。他们用一种称为超快速泵浦探测光谱法的方法，将它们暴露在极短的激光脉冲（大约 100 飞秒）下。接下来发生的事情很复杂：光在钻石晶体中的分子排列中引起了一些振动。这些固有的振荡（存在于所有原子中，只是在这里被利用了）被称为声子模式。脉冲在两颗钻石中都激发了一个声子模式，还产生了两个光子，这两个光子被钻石散射，并用于纠缠声子态。然后，使用包括分束器和单光子探测器的复杂装置，将散射的光子聚集在一起。

两颗钻石相距约半英尺，但当检测到其中一个光子时，两颗钻石共享一个声子。换句话说，一颗钻石上发生的事情也会发生在另一颗钻石上。研究人员通过逆向工作证实了这一点，他们去激发声子并发射另一个光子，而这个光子本身也被检测到了。纠缠持续了大约 7 皮秒，因此它太短了，无法用于量子计算机或其他设备——至少目前如此。

“两颗钻石样本连贯地共享一个声子，这是量子纠缠态的标志，”密歇根大学物理学家 L.-M. Duan 解释道，他为《科学》杂志撰写了一篇观点论文。“这些结果提供了一个引人注目的例子，表明纠缠并不只存在于微观粒子中，而是可以在宏观世界中表现出来，它可以用于未来的研究，对量子力学进行基础测试。”