量子糾纏或許存在“金髮女孩效應”
- 發佈時間：2015-10-12 09:29:35 來源：科技日報 責任編輯：羅伯特
科技日報北京10月11日電 （記者劉園園）就像童話故事《金髮姑娘和三隻熊》中所描述的，凡事都應有度，而不能超越極限，按照這一原則行事産生的效應，人們稱之為“金髮女孩效應”。一項新研究預測，量子糾纏（物質與光之間相互作用的狀態）也存在這種效應，並提出宇宙在“既不太快也不太慢”的情況下起源。
據物理學家組織網報道，通過研究物質和光同時存在的系統（包括宇宙在內），研究人員發現，以適中的速度經歷量子相變會産生最豐富、最複雜的結構。這些結構類似于平滑、空洞的空間中的“缺陷”。研究結果發表在美國物理學會主要會刊《物理評論A》上。
在日常世界中，一種物質可以在不同的溫度條件下經歷相變，例如水可以在足夠熱或足夠冷的條件下變成水蒸氣或冰。但是在量子世界中，一個系統可以在絕對零度的情況下經歷相變，只要改變光和物質之間互相作用的量就可以。這種相變會産生量子糾纏。
科學界普遍認為，宇宙中星團、行星系統、星系等結構的誕生源於量子相變，而且經歷相變的速度越快，産生的結構就越多。最新研究否定了這種説法。
“我們的研究認為宇宙是在適中的速度中被‘烹飪’出來的。”研究者之一、美國邁阿密大學物理學教授尼爾·約翰遜説。他把經歷量子相變時光和物質高度糾纏的結構比作加熱牛奶和燕麥時從無到有形成的粥塊。如果以恰好的速度經歷相變，這種結構會更為複雜，這類似於以恰好的速度烹飪時，粥塊會更好吃。
該研究涉及多種規模不同的光與物質同時存在的系統，而且它所預測的量子糾纏的“金髮女孩效應”可以在理想的條件下通過實驗設備實現。研究人員正試圖確定能夠産生加強的量子糾纏效應的精確條件，以供其他研究人員在實驗環境中實現他們所預測的情況。
最新研究為如何産生、控制和操縱量子糾纏帶來了啟發，也為開啟超快量子計算、超安全量子密碼、高精度量子計量學以及量子態隱形傳輸等下一代未來技術提供了鑰匙。
