格罗宁根大学 量子态干涉的时空图
通过在时间τ_ { 1 }和τ_ { 2 }反转非零内部自旋状态，可以使粒子遵循蓝色(自旋+/-1)和橙色(自旋0)路径
在这样做时，它们达到最大空间叠加大小\δx，然后在时间\τ_ { 3 }被带回来干涉
Marshman等人 一群理论物理学家，包括两名来自格罗宁根大学的物理学家，提出了一种可以测量重力波的“桌面”设备
然而，他们的实际目的是回答物理学中一个最大的问题:引力是一种量子现象吗？该装置的关键要素是大物体的量子叠加
他们的设计发表在8月6日的《新物理学杂志》上
已经在预印阶段，由瑞安·J
彼得·马什曼
巴克和苏加托·博斯(英国伦敦大学学院)，加文·W
莫利(英国沃里克大学)和阿努帕姆·马祖姆达尔和史蒂文·霍克斯特拉(荷兰格罗宁根大学)被誉为测量重力波的新方法
在英国和荷兰工作的物理学家提出了一种台式探测器，取代了目前千米大小的LIGO和处女座探测器
这种装置比电流探测器对更低的频率更敏感，而且很容易将它们指向天空的特定部分——相比之下，电流探测器只能看到固定的部分
钻石 该设备的关键部分是一颗微小的钻石，只有几纳米大小
助理教授阿努帕姆·马祖姆达尔解释说:“在这颗钻石中，一个碳被一个氮原子取代。”
这个原子在价带中引入了一个自由空间，可以被额外的电子填充
量子理论认为，当电子被激光照射时，它可以吸收或不吸收光子能量
吸收能量会改变电子的自旋，这是一个可以上升或下降的磁矩
“就像薛定谔的猫，它同时是死的和活的，这个电子自旋吸收和不吸收光子能量，所以它的自旋是上下的
“这种现象叫做量子叠加
由于电子是钻石的一部分，整个物体——质量约为10-17千克，对量子现象来说是巨大的——处于量子叠加状态
马祖姆达尔解释说:“我们有一颗同时旋转上升和下降的钻石。”
通过施加磁场，可以将两种量子态分开
当这些量子态通过关闭磁场而再次聚集在一起时，它们会产生干涉图案
“这种干涉的性质取决于两个不同量子态之间的距离
这可以用来测量重力波
“这些波是空间的收缩，因此它们的通过会影响两个分离状态之间的距离，从而影响干涉图案
缺少的一环 该论文表明，这种装置确实可以探测重力波
但这不是马祖姆达尔和他的同事真正感兴趣的
“在一个系统中，我们可以在合理的时间长度内获得介观物体(如钻石)的量子叠加，这将是一个真正的突破，”马祖姆达尔说
“它将允许进行各种测量，其中之一可以用来确定重力本身是否是一种量子现象
“近一个世纪以来，量子引力一直是物理学中的‘缺失环节’
在2017年发表的一篇论文中，Mazumdar和他的长期合作者Sougato Bose以及几个同事提出，两个介观物体之间的纠缠可以用来发现重力本身是否是一种量子现象
简单来说:纠缠是一种量子现象，所以当两个只通过引力相互作用的物体表现出纠缠时，这就证明了引力是一种量子现象
技术 “在我们最新的论文中，我们描述了如何创建介观量子叠加
有了这两个系统，我们能够展示纠缠
“然而，正如他们在工作中注意到的，单个系统对引力波很敏感，这成为《新物理学杂志》论文的焦点
“建造这些系统的技术可能需要几十年的发展，”马祖姆达尔承认
需要10-15帕斯卡的真空，同时操作温度应尽可能低，接近绝对零度(-273℃)
“实现高真空或低温的技术是可用的，但我们需要同时实现两者的技术
“此外，磁场必须是恒定的
“任何波动都会瓦解量子叠加
" 自由落体 创建这种系统的回报将是巨大的
“例如，它可以用于超低能量物理或量子计算等领域的各种测量
“当然，它可以用来确定重力是否是一种量子现象
马祖姆达尔、博斯和他的同事刚刚上传了另一份预印本，他们在其中描述了如何进行这个实验
“为了确保两个纠缠物体之间的唯一相互作用是它们之间的重力，实验应该在自由落体中进行，”马祖姆达尔解释道
他以明显的热情描述了一个一千米长的深井，以减少干扰
为了获得可靠的测量，两个纠缠的介观量子系统应该被反复丢弃
“我想这可以在我有生之年完成
这个结果将最终解决物理学中最大的问题之一
"
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