SCIENCE PHOTO LIBRARY/GETTY IMAGES利用被稱(chēng)為糾纏的奇怪量子現象，愛(ài)因斯坦稱(chēng)之為“遠距離的幽靈行動(dòng)”，一項新的研究表明，科學(xué)家現在可以將多個(gè)量子傳感器聯(lián)網(wǎng)，形成一個(gè)統一的裝置。研究人員表示，這一發(fā)現可以改進(jìn)量子傳感器的多種應用，例如幫助探測隱藏的地下資源和用于采礦和軍事的結構。量子傳感器能夠以前所未有的靈敏度執行探測思想磁場(chǎng)等任務(wù)。這些設備依賴(lài)于量子效應，如糾纏，其中多個(gè)粒子基本上同步作用，而不管它們相距多遠。量子效應極易受到外界干擾，這是量子傳感器利用的一個(gè)事實(shí)，有助于檢測周?chē)h(huán)境中的微小干擾。正如量子傳感器可以非常詳細地探測世界的磁、熱和其他特征一樣，原子鐘也可以精確地測量時(shí)間。祖父鐘通過(guò)跟蹤擺動(dòng)的鐘擺來(lái)計時(shí)，而原子鐘則監測原子的量子振動(dòng)。原子鐘是目前制造的最精確的鐘表，最好的原子鐘非常精確，基本上每3000億年就會(huì )損失一秒。現在，科學(xué)家們首次將原子糾纏在一起，用于聯(lián)網(wǎng)的量子傳感器，特別是智能手機中經(jīng)常出現的原子鐘和量子版本的加速度計。與不使用糾纏的設置相比，他們發(fā)現他們的時(shí)間讀數和加速度測量值分別精確3.5倍和1.2倍。這項新工作的一個(gè)潛在應用是更好的加速計，用它來(lái)繪制地球引力場(chǎng)的強度。這項研究的資深作者、加州斯坦福大學(xué)的物理學(xué)家Mark Kasevich表示，重力測繪可以幫助分析隱藏在地下的特征，從探測地下水狀況到尋找暗物質(zhì)。Kasevich說(shuō)：“這項工作為未來(lái)實(shí)用的科學(xué)和技術(shù)傳感器提供了模板，這些傳感器將利用糾纏來(lái)提高精度?！?/span>在這項新的研究中，研究人員將銣原子困在一個(gè)空腔內，并分成兩組，每組約10萬(wàn)個(gè)原子。這兩組原子分別被冷卻到絕對零度以上百萬(wàn)分之二十五度，位于兩個(gè)鏡子之間。科學(xué)家們使用微波脈沖來(lái)分析銣原子的行為，并將其用作原子鐘。他們還表明，對原子施加力可以使它們以可檢測的方式加速，從而證明了它們如何用于加速度測量。然后，研究人員讓光線(xiàn)通過(guò)每組原子在反射鏡之間來(lái)回反射。反彈的光線(xiàn)使原子糾纏在一起。這兩個(gè)糾纏的原子群的行為就像一個(gè)時(shí)鐘的兩個(gè)面，或者一個(gè)加速計的兩個(gè)讀數。對這些糾纏原子群的測量可以證明比從兩個(gè)單獨的同步裝置進(jìn)行的測量更精確?？茖W(xué)家們還表明，他們可以成功地糾纏多達四組原子，每組約有45000個(gè)原子。原子鐘是GPS（全球定位系統的簡(jiǎn)稱(chēng)）和其他GNSS（全球導航衛星系統）用來(lái)幫助用戶(hù)精確定位自己位置的精確定時(shí)信號的關(guān)鍵。然而，Kasevich警告說(shuō)，在這項新的糾纏研究中，“全球導航衛星系統的應用還有很長(cháng)的路要走”。這項新研究中的所有原子群最多相隔約20微米，約為人類(lèi)頭發(fā)平均寬度的五分之一。Kasevich說(shuō)：“下一步是將糾纏網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)之間的距離增加到米級距離，最終達到公里級或更長(cháng)。我認為這是一個(gè)適度的技術(shù)挑戰，可以在未來(lái)幾年內實(shí)現?！?/span>科學(xué)家們在近日的《自然》雜志上詳細介紹了他們的發(fā)現。來(lái)源：IEEE電氣電子工程師
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