量子糾纏光子對地球自轉(zhuǎn)作出反應(yīng)

維也納大學(xué)菲利普·沃爾瑟領(lǐng)導(dǎo)的研究小組進(jìn)行了一項(xiàng)開創(chuàng)性的實(shí)驗(yàn)，測量了地球自轉(zhuǎn)對量子糾纏光子的影響。這項(xiàng)研究發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》上，代表了一項(xiàng)重大成就，突破了基于糾纏的傳感器旋轉(zhuǎn)靈敏度的界限，可能為進(jìn)一步探索量子力學(xué)和廣義相對論的交叉點(diǎn)奠定基礎(chǔ)。

光學(xué)薩格納克干涉儀是對旋轉(zhuǎn)最敏感的設(shè)備。自上世紀(jì)初以來，它們一直是我們理解基礎(chǔ)物理學(xué)的關(guān)鍵，為建立愛因斯坦的狹義相對論做出了貢獻(xiàn)。如今，它們無與倫比的精度使它們成為測量旋轉(zhuǎn)速度的終極工具，僅受古典物理學(xué)的限制。

采用量子糾纏的干涉儀有可能打破這些界限。如果兩個(gè)或多個(gè)粒子糾纏在一起，則只能知道整體狀態(tài)，而單個(gè)粒子的狀態(tài)在測量之前仍不確定。這可以用來獲得比沒有它時(shí)更多的每次測量信息。然而，承諾的靈敏度飛躍卻因糾纏極其微妙的性質(zhì)而受到阻礙。維也納實(shí)驗(yàn)正是在這里發(fā)揮了作用。

研究人員建造了一個(gè)巨大的光纖薩格納克干涉儀，并使其噪聲保持低且穩(wěn)定達(dá)數(shù)小時(shí)。這使得能夠檢測到足夠多的高質(zhì)量糾纏光子對，其旋轉(zhuǎn)精度比以前的量子光學(xué)薩格納克干涉儀高出一千倍。

在薩格納克干涉儀中，兩個(gè)粒子沿旋轉(zhuǎn)的閉合路徑以相反方向運(yùn)動(dòng)，到達(dá)起點(diǎn)的時(shí)間不同。當(dāng)兩個(gè)粒子糾纏在一起時(shí)，情況就變得怪異起來：它們的行為就像一個(gè)粒子，同時(shí)測試兩個(gè)方向，同時(shí)累積的時(shí)間延遲是沒有糾纏的情形的兩倍。

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