维也纳理工大学与中国科学家破解量子纠缠速度之谜！

维也纳理工大学与中国科学家破解量子纠缠速度之谜！

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https://www.gamersky.com/news/202410/1835076.shtml

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近日，一项来自维也纳理工大学与中国科学家的联合研究，首次测定了量子纠缠状态改变的时间——仅为232阿秒（1阿秒等于10^-18秒）。这一突破不仅验证了量子纠缠的动态特性，还揭示了其速度之快，为量子技术的发展提供了实证基础。

什么是量子纠缠？

量子纠缠是量子力学中最神秘的现象之一。当两个或多个粒子相互作用后，它们的状态变得相互依赖，无法单独描述。无论它们之间的距离有多远，测量其中一个粒子的状态会立即影响到另一个粒子的状态。这种现象最早由爱因斯坦、波多尔斯基和罗森在1935年提出，通常被称为EPR佯谬。爱因斯坦曾将其描述为“鬼魅般的超距作用”，因为它似乎违反了相对论中的光速限制。

实验突破：首次测量量子纠缠速度

在这项突破性研究中，科研团队通过观察氦原子中的两个电子，首次精确测量了量子纠缠发生的时间差。实验采用了创新的测量协议，具体步骤如下：

1. 实验设置：使用极强的高频激光脉冲与原子中的电子相互作用，激发一个电子离开原子。
2. 电子纠缠：当一个电子被激发并离开原子时，另一个电子由于量子力学的相互作用，会进入一种纠缠状态。
3. 测量协议：设计了一种测量协议，通过两种不同激光束的巧妙结合，捕捉电子状态变化的瞬间。
4. 电子“出生时间”：关键在于确定飞离电子的“出生时间”，即它从原子中被激发出来的时刻。这个时间不是直接测量的，而是通过分析留下的电子状态与飞离电子的关联来间接推断的。
5. 量子态的关联：通过分析这两个电子状态的相互关系，科学家们能够揭示它们纠缠的瞬间。
6. 数据分析：通过对大量实验数据的分析，科学家们计算出从一个电子状态改变到另一个电子状态相应变化的平均时间差，即232阿秒。
7. 阿秒级测量：阿秒是极短的时间单位，1阿秒等于10^-18秒。通过这种高精度的测量，科研人员能够揭示量子纠缠发生的超快速度。

科学意义与未来展望

这一发现对量子计算和量子信息科学具有深远的意义：

1. 理论突破：首次量化了量子纠缠的速度，加深了我们对量子纠缠机制的理解。
2. 技术应用：为量子计算和量子通信提供了重要的理论与实验基础，可能促进新算法的开发，提高量子计算的效率和可靠性。
3. 基础物理学：进一步巩固了量子力学与相对论理论框架内的界限，为探索量子世界的深层规律提供了新的视角。

值得注意的是，尽管量子纠缠看似超越了光速，但这一过程并不违反相对论，因为量子纠缠传递的不是信息，而是量子态的关联，因此不涉及超光速的信息传递。

这一突破不仅展示了中国科学家在量子物理研究中的领先地位，也为未来量子技术的发展开辟了新的道路。随着对量子纠缠理解的深入，我们有望看到更多基于量子原理的革命性技术出现，这将彻底改变现代计算机架构和通信方式，实现超高效的信息处理和传输。