室溫下半導體內的粒子實現了量子糾纏
- 發佈時間：2015-11-23 01:30:46 來源：科技日報 責任編輯：羅伯特
科技日報北京11月22日電 （記者劉霞）科學家們已利用大型磁場或化學反應，在零下270攝氏度的溫度下，在固體和液體內實現了量子糾纏。現在，美國科學家利用小磁鐵，在室溫下讓半導體內的粒子實現了量子糾纏，最新研究有助於更高性能量子設備的研製。
量子力學是現代物理學的理論基石之一，糾纏是量子力學專家們預測的最奇異的現象之一。量子糾纏理論認為，兩個粒子能出現“心靈感應”——其中一個粒子狀態的變化會立刻影響另一粒子的狀態，不管它們近在咫尺還是遠隔天涯。科學家已通過無數實驗證明量子糾纏是真實的，並試圖利用其來研發未來的量子電腦、量子通訊網和高精度的量子感測器等設備。
但一項新研究的負責人、芝加哥分子工程學院（由芝加哥大學和美國阿拉貢國家實驗室攜手創辦）碩士研究生保羅·克裏莫夫解釋稱，糾纏也是自然界最難以捉摸的現象之一，粒子之間要想産生糾纏，起初，它們必須處於高度有序的狀態，宏觀世界看起來井然有序，但在原子尺度，它是完全無序的，因此，在宏觀尺度下讓大量粒子實現糾纏，是一個非常困難的目標。
不過現在，他們利用小磁鐵，在室溫下讓半導體晶片內的粒子發生了糾纏。首先，他們使用紅外鐳射，讓成千上萬個電子和原子核的磁性狀態變得有序，隨後利用電磁脈衝讓其糾纏，這一過程使40立方微米體積內的半導體碳化矽內的電子和原子核對發生了糾纏。研究發表在11月20日出版的《科學進步》雜誌上。
分子工程學教授奧沙隆表示，能在室溫條件下，在半導體內製造出穩定的糾纏狀態，除了能促進基礎物理學的發展之外，對未來量子設備的研製也有重大的意義。從短期來看，科學家們可借此研製出超靈敏的量子感測器，鋻於糾纏能在室溫下進行且碳化矽很環保，此類設備可植入生物體內，在生物醫學領域發揮重大作用。從長期來看，科學家們甚至能讓距離遙遠的碳化矽晶片內的粒子發生糾纏，讓其在同步地球定位衛星以及加密的資訊通訊領域“大顯身手”。
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