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围观量子缠绕

　　量子物理学这类高深的学科，一向是在《G eek》关注的范围之内—好吧，其实编辑没一个真懂的，不过这不妨碍我们的好奇心。今天要介绍的是量子物理学方面最新的一个创举—在宏观尺度上制造量子缠绕态。首先解释一下什么是量子缠绕态（Quantum entanglement）。这是量子物理学所得到的最奇妙的结果之一，说的是在一种特定方式相互作用以后，物体便以某种方式相互地连接起来。这样的话，一个物体上发生了什么情况，哪怕相隔亿万公里，另一个物体也会“即刻”受到相应的影响，仿佛两者拥有超光速的秘密通信一般。神奇吧？不过在此之前，科学家们发现的都是微小粒子之间的缠绕现象，如离子、光子、原子等；直到最近，他们在超导体上做文章，将两个大到肉眼能观察的超导体用电流连接起来，超导体当中流动的电子也呈现出了缠绕态。而这样的变化可以通过机械谐振器（Mechanical resonator）用肉眼观察到，相对于过去无疑是个大大的突破。

　　试验由加利福尼亚大学的John Martinis和他的同事来进行，他们选择的超导体每个的跨度小于1微米。这些铝制超导电路都被安装在一个电子芯片（Qubit）上，当中隔开了几毫米。在低温的情况下，超导体中电子会共同流动而不受电阻约束。要证明缠绕态的存在，研究人员不仅要观察，还需要进一步地引导。

　　研究人员使用微波脉冲来尝试对两个超导体中的电流进行缠绕。在假设缠绕态存在的基础上，如果电流在量子力学方面有联系的话，那么在测量（赋0值）时，其中一个电流顺时针流动，那么另一个将会逆时针流动（赋1值）。如果两者的流动没有联系，那么这就主要是由经典力学在起作用。研究人员将量子装置Qubit与谐振器相连，Qubit因电子脉冲而产生的量子被转移到谐振器中，谐振器相应地放大或收缩。如果你眼神够好的话（谐振器仅0.0002平方毫米大小），你就能亲眼看到量子振动。在一次实验中的某个精确时刻，谐振器可能同时处于其放大和收缩状态，而一次单一测量迫使其“选择”处于何种状态。谐振器行为的量子特性来自于累计读数，为了解决这个难题，研究人员采用了重复测量的方法。在3410万次的尝试之后，Martinis小组得出结论：另一个电流“非常可能”会逆时针流动，因此这只能用量子力学来解释。

　　无论是不是能用肉眼观察，能够发现超导体间的缠绕态，这其实很有意义，未来它将可能用在量子计算机的部件上。当然，量子计算机本身并没这么简单，维持缠绕的超导电路也还需要更长的持续时间，不过再复杂的集成电路，也都是由一个一个的元件构成的。除了量子计算机，还有更多的科技项目都能够在量子缠绕态方面获益，甚至于，这样的研究还让科学家对用宏观尺度检验量子力学产生了更多的兴趣。
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