量子实验表明爱因斯坦在一件事上是如何错误的:

阿尔伯特·爱因斯坦并不完全相信量子力学,这表明我们对它的理解是不完整的。特别是,爱因斯坦对纠缠提出了质疑,纠缠是一个粒子可能会受到不在附近的另一个粒子影响的概念。

此后的实验表明,量子纠缠确实是可能的,并且两个纠缠的粒子可以远距离连接。现在,一项新实验进一步证实了这一点,而且是以一种我们以前从未见过的方式。

在新实验中,科学家们使用冷却到接近绝对零的 30 米长管来运行贝尔测试:同时对两个纠缠的量子比特(量子比特)粒子进行随机测量。

该测试提出了一个数学不等式,如果该不等式被打破,则表明量子力学理论是一致的。

这个实验不仅在比以前尝试的距离更远的地方进行了贝尔测试,而且还使用超导电路进行了测试,这些电路有望发挥作用在量子计算机的发展中发挥了重要作用。

由于实验的结构方式,有数百个微米大小的电子电路,修改后的版本可以用于多种方式。

“通过我们的方法,我们可以比其他实验装置更有效地证明贝尔不等式被违反,”来自瑞士苏黎世联邦理工学院的量子物理学家 Simon Storz 说。

“这使得它特别对实际应用很有趣。”

这些实际应用可能包括,例如,安全加密通信。

贝尔测试这里的 Bell 测试实验涉及纠缠量子位。(Storz 等人,Nature,2023)

尽管构建和微调机器面临挑战,但研究人员相信它也可以适应更大规模的工作,从而突破我们对量子力学的了解。

“我们的机器中有 1.3 [吨] 的铜和 14,000 个螺丝,还有一个同样来自苏黎世联邦理工学院的量子物理学家 Andreas Wallraff 说:“大量的物理知识和工程技术诀窍。”光从一端传播到另一端——这证明它们之间没有交换信息。

通过这种设置,光沿着管子传播需要 110 纳秒,测量结果仅用了少了几纳秒。研究人员使用微波光子来产生纠缠,并进行了超过一百万次测量对 s 进行了评估以显示违反贝尔不等式。

这是迄今为止两个纠缠超导量子位之间最长的分离,并展示了量子位技术的前景。此处展示的相同技术最终可能会进入全尺寸量子计算机。

“我们的工作表明,非局域性是量子信息技术中一种可行的新资源,可通过超导电路实现,在量子领域具有潜在应用通信、量子计算和基础物理学,”研究人员在他们发表的论文中写道。

该研究已发表在《自然》杂志上。

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