摘要:2025年3月21日,《物理评论快报》刊登了上海交通大学金贤敏团队与合肥国家实验室窦建鹏团队的突破性研究。他们利用两个量子存储器,首次在实验中观测到量子纠缠引发的非局域能量改变现象。
2025年3月21日,《物理评论快报》刊登了上海交通大学金贤敏团队与合肥国家实验室窦建鹏团队的突破性研究。他们利用两个量子存储器,首次在实验中观测到量子纠缠引发的非局域能量改变现象。
说人话就是改变一个量子的能量状态,另外一个也随之发生关联性改变,这项发现不仅为量子力学基础理论提供了新证据,更揭示了量子技术可能突破的物理边界。
图释:概念图:(2+1) 维相对论波米亚轨迹。图片来源:Dou et al.
实验设计的很巧妙。研究团队让量子存储器产生斯托克斯光子(S1)与原子激发态这对纠缠粒子,通过马赫-曾德尔干涉仪测量波函数分离重组时的量子干涉。就像用模糊相机拍摄能量位置——每次弱探测仅扰动量子存储器,却能积累关键信息。这种'量子CT扫描'技术成功捕捉到能量分布的瞬时改变,数据精确度达到99.62%。
图释:非局部理论模型预测的 Bohmian 轨迹分布和原子激发变化。QM:量子内存。波浪箭头表示能量在一个量子存储器中消失,并在另一个量子存储器中重新出现,而不是表示超光速能量转移。图片来源:Dou et al.
德布罗意-玻姆理论曾预言:纠缠粒子的能量可能发生'鬼魅般的改变'。当科学家在第一个量子存储器进行测量时,第二个存储器的原子激发态能量分布确实出现改变,改变幅度与理论预测完全吻合。值得注意的是,这种改变不涉及能量传输,更像是量子关联直接改写了另一个的能量存在概率。
技术突破背后是量子存储器的精密控制。中国科大团队2024年已实现八维最大纠缠态制备,为本次实验打下基础。而'祖冲之三号'量子计算机同期展现的千万亿倍算力加速,则展示了量子工程化能力。这些技术积累使能量层面的微观观测成为可能。
该发现对量子通信具有双重意义。一方面证实了量子密钥分发的物理基础更坚实——能量改变不依赖介质传输的特性,与量子通信的绝对安全性原理相通。另一方面也警示传统加密体系:当量子关联能改写能量分布,基于能量测量的经典加密可能面临新挑战。
实验团队特别强调:这并非推翻量子力学概率解释,而是开辟了新观测维度。就像用CT扫描取代X光片,量子存储器提供了观测量子非定域性的新工具。未来或可借此研究量子引力、真空涨落等前沿课题。
参考文献:
Jian-Peng Dou et al, Test of Nonlocal Energy Alteration between Two Quantum Memories, Physical Review Letters (2025). DOI: 10.1103/PhysRevLett.134.093601 .
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来源:科学剃刀