现在可以在宏观尺度上直接观察到量子纠缠：

量子纠缠是两个粒子或物体的结合，即使它们可能相距很远——它们各自的属性以一种在经典物理学规则下不可能的方式联系在一起。

这是一个被爱因斯坦描述为“幽灵般的超距作用”的怪异现象，但正是它的怪异让科学家如此着迷。在 2021 年的一项研究中，量子纠缠在宏观尺度上被直接观察和记录——这个尺度比通常与纠缠相关的亚原子粒子大得多。

从我们的角度来看，所涉及的维度仍然非常小——实验涉及两个只有人类头发宽度的五分之一的小铝鼓——但在量子物理学领域，它们绝对是巨大的。

宏观机械鼓。(J. Teufel/NIST)

“如果你独立分析两个鼓的位置和动量数据，它们每个看起来都很热，”美国国家标准与技术研究院 (NIST) 的物理学家 John Teufel 去年说。

“但是把它们放在一起看，我们可以看到一个鼓的随机运动与另一个鼓高度相关，这种方式只有通过量子纠缠才有可能。”

虽然没有什么可说量子纠缠不会发生在宏观物体上，在此之前它是 t人们认为这种影响在更大尺度上并不明显——或者宏观尺度可能受另一组规则支配。

最近的研究表明情况并非如此。事实上，同样的量子法则也适用于此，并且实际上也可以被看到。研究人员使用微波光子振动微小的鼓膜，并使它们在位置和速度方面保持同步状态。

为了防止外部干扰（量子态的常见问题），鼓被冷却，纠缠，并在低温冷却外壳内的不同阶段进行测量。然后，鼓的状态在反射微波场中编码，其工作方式与雷达类似。

之前的研究也报告了宏观量子纠缠，但 2021 年的研究更进一步：所有必要的测量结果是被记录下来的，而不是被推断出来的，并且纠缠是以一种确定性的、非随机的方式产生的。

在一个 r通过兴高采烈但独立的一系列实验，研究人员还使用处于量子纠缠状态的宏观鼓（或振荡器）展示了如何同时测量两个鼓面的位置和动量。

“在我们的工作中，鼓面表现出集体量子运动，”芬兰阿尔托大学的物理学家 Laure Mercier de Lepinay 说。 “鼓以彼此相反的相位振动，这样当其中一个处于振动周期的结束位置时，另一个同时处于相反的位置。”

“在在这种情况下，如果将两个鼓视为一个量子力学实体，则鼓运动的量子不确定性将被抵消。”

这条头条新闻的成因在于它绕过了海森堡的不确定性原理——这个想法无法同时完美地测量位置和动量。该原则指出，记录任何一种测量都会通过称为量子反作用的过程。

除了支持证明宏观量子纠缠的其他研究外，这项特殊的研究还使用这种纠缠来避免量子反作用——本质上是研究经典物理学（其中不确定性原理适用）和量子物理学（现在似乎不适用）。

这两组发现的未来潜在应用之一是在量子网络中——能够操纵和纠缠物体

物理学家 Hoi 写道：“除了实际应用之外，这些实验还解决了实验可以在多大程度上推动对明显量子现象的观察。” -Kwan Lau 和 Aashish Clerk 在对当时发表的研究发表评论时并未参与这些研究。

第一项和第二项研究均发表在《科学》杂志上。

一个版本本文的部分内容于 2021 年 5 月首次发布。