第一次测量量子悖论

发布时间：2023-05-23 11:09:25 所属栏目：动态来源：

导读：量子粒子如何交换信息？最近，一个关于量子信息的有趣假设通过TU Wien进行的实验验得到了验证。

量子物理学将这些相关性提升到另一个层次，在不同数量之间建立更有效的联系：庞大量子系统的不同粒子或片段可以&ld

量子粒子如何交换信息？最近，一个关于量子信息的有趣假设通过TU Wien进行的实验验得到了验证。

量子物理学将这些相关性提升到另一个层次，在不同数量之间建立更有效的联系：庞大量子系统的不同粒子或片段可以“共享”特定数量的信息。这个有趣的理论前提表明，这种“互信息”的计算令人惊讶地不受系统整体体积的影响，而仅受其表面的影响。

量子信息：比经典物理学允许的更紧密的联系

“让我们想象一个气体容器，其中小颗粒飞来飞去，并以非常经典的方式表现得像小球体，”维也纳量子科学与技术中心（VCQ）的Mohammadamin Tak说 - TU Wien原子研究所，当前出版物的第一作者。

“如果系统处于平衡状态，那么容器不同区域中的粒子彼此一无所知。人们可以把它认为是完全分立的。因此，可以说这两个粒子共享的相互信息为零。

然而，在量子世界中，情况有所不同：如果粒子的行为是量子的，那么你可能无法独立地考虑它们。它们在数学上是有联系的——你不能在不说另一个粒子的情况下有意义地描述另一个粒子。

“对于这种情况，长期以来一直有人预测多体量子系统的不同子系统之间共享的相互信息，”Mohammadamin Tak解释说。“在这样的量子气体中，共享的相互信息大于零，它不依赖于子系统的大小 - 而只取决于子系统的外部边界表面。

由Jörg Schmiedmayer教授领导的国际研究小组现在首次证实，许多物体量子系统之间的相互信息与物体表面面积而不是体积有关。为此，他们研究了一团超冷原子。

颗粒被冷却到略高于绝对零度的温度，并由原子芯片固定到位。在极低的温度下，粒子的量子特性变得越来越重要。

“这个实验非常具有挑战性，”Jörg Schmiedmayer说。“我们需要关于我们量子系统的完整信息，尽可能在量子物理学允许的范围内。为此，我们开发了一种特殊的断层扫描技术。我们通过稍微扰动原子，然后观察由此产生的动力学来获得所需的信息。这就像把一块石头扔进池塘，然后从波浪中获取关于池中水体的状态和情况的信息。

“这也解释了为什么共享信息在经典气体中无关紧要，”Mohammadamin Tak说。“在经典的多体系统中，相干性消失了;你可以说粒子不再知道它们相邻粒子的任何事情。实验还证明了温度、相干长度对相互信息具有重要的意义。

量子信息在当今量子物理学的许多技术应用中起着至关重要的作用。因此，实验结果与各种研究领域相关 - 从固态物理学到重力的量子物理研究。

（编辑：汽车网）

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