尼尔斯·波尔研究所 光通过中心显示的原子云传播，然后落在左边显示的SiN膜上
由于与光的相互作用，原子自旋的进动和膜的振动成为量子关联
这就是原子和膜之间纠缠的本质
荣誉:尼尔斯·波尔研究所 哥本哈根大学尼尔斯·玻尔研究所的一组研究人员成功地将两种截然不同的量子物体纠缠在一起
这一结果在超精密传感和量子通信中有几个潜在的应用，现在发表在《自然物理学》上
纠缠是量子通信和量子传感的基础
它可以被理解为两个物体之间的量子链接，这使得它们表现为单个量子物体
研究人员成功地在机械振荡器(一种振动的介电膜)和原子云之间制造了纠缠，每个原子云都充当一个微小的磁体，或者物理学家所说的“自旋”
“这些截然不同的实体有可能通过将它们与光子、光粒子联系在一起而纠缠在一起
原子在处理量子信息方面很有用，而膜——或者一般的机械量子系统——在存储量子信息方面也很有用
领导这项工作的尤金·波尔兹克教授说:“有了这项新技术，我们正在推进纠缠可能性的边界
物体越大，它们之间的距离越远，它们之间的差异越大，从基础和应用的角度来看，纠缠就变得越有趣
有了新的结果，不同物体之间的纠缠就成为可能
" 为了理解纠缠，坚持自旋与机械膜纠缠的例子，想象振动膜的位置和所有原子的总自旋的倾斜，类似于自旋顶部
如果两个物体都随机移动，但如果观察到同时向右或向左移动，那就叫做相关
这种相关的运动通常被限制在所谓的零点运动——即使在绝对零度下，所有物质的残余的、不相关的运动
这限制了对任何系统的了解
在他们的实验中，尤金·波尔兹克的团队使这些系统纠缠在一起，这意味着它们以一种关联的方式运动，其精度优于零点运动
“量子力学就像一把双刃剑——它给我们带来了奇妙的新技术，但也限制了测量的精度，从经典的角度来看，这似乎很容易，”研究小组成员米夏帕尼亚克说
纠缠系统可以保持完美的关联，即使它们彼此相距很远——这一特征从100多年前量子力学诞生时就一直困扰着研究人员
公共卫生
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学生克里斯托夫·斯特费尔特进一步解释道:“想象一下实现量子态的不同方式，就像一个动物园，里面有不同的现实或情境，它们有着非常不同的品质和潜力
举例来说，如果我们希望建立某种装置，以便利用他们都拥有的不同品质，在其中他们执行不同的功能和解决不同的任务，就有必要发明一种他们都能够说的语言
量子态需要能够交流，才能让我们充分利用设备的潜力
这就是动物园中两种元素之间的纠缠所展示的我们现在能够做到的
" 纠缠不同量子物体的一个具体例子是量子传感
不同的物体对不同的外力具有敏感性
例如，机械振荡器用作加速度计和力传感器，而原子自旋用于磁力计
当两个不同的纠缠对象中只有一个受到外部扰动时，纠缠允许以不受对象零点波动限制的灵敏度来测量它
该技术在微小振荡器和大振荡器的检测中的应用有相当直接的可能性
近年来最大的科学新闻之一是由激光干涉仪引力波观测站(LIGO)首次探测到重力波
LIGO感知并测量由深空天文事件(如黑洞合并或中子星合并)引起的极其微弱的波
这些波可以被观察到，因为它们震动了干涉仪的反射镜
但是，即使是LIGO的灵敏度也受到量子力学的限制，因为激光干涉仪的反射镜也会受到零点波动的影响
这些波动导致噪音，阻碍了对引力波引起的镜子微小运动的观察
原则上，LIGO反射镜与原子云之间有可能产生纠缠，从而消除反射镜的零点噪声，就像本实验中消除薄膜噪声一样
镜子和原子自旋之间的完美关联，由于它们的纠缠，可以用在这种传感器中，以消除不确定性
它只需要从一个系统中获取信息，并将知识应用到另一个系统中
通过这种方式，人们可以同时了解LIGO反射镜的位置和动量，从而进入一个所谓的无量子力学的子空间，朝着无限精确的运动测量迈出一步
尤金·波尔兹克的实验室正在进行演示这一原理的模型实验
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