ICFO 一个原子云的艺术插图，其中成对的粒子相互纠缠在一起，用黄蓝线表示
形象信用:ICFO信用:ICFO 量子纠缠是一个过程，通过这个过程，像电子或原子这样的微观物体失去了它们的个性，变得更好地相互协调
纠缠是量子技术的核心，量子技术有望在计算、通信和传感领域取得巨大进步，例如探测引力波
众所周知，纠缠态是脆弱的:在大多数情况下，即使是微小的扰动也会解除纠缠
出于这个原因，目前的量子技术煞费苦心地隔离它们工作的微观系统，并且通常在接近绝对零度的温度下工作
相比之下，ICFO团队在最近的一次实验中将一组原子加热到450开尔文，比用于量子技术的大多数原子都要热数百万倍
此外，单个原子绝不是孤立的；它们每隔几微秒就会相互碰撞，每次碰撞都会使它们的电子向随机方向旋转
研究人员使用激光来监控这种热而混乱的气体的磁化
磁化是由原子中的自旋电子引起的，它提供了一种研究碰撞效应和探测纠缠的方法
研究人员观察到的是大量纠缠在一起的原子——大约是以前观察到的100倍
他们还发现这种纠缠是非局域的——它涉及到彼此不靠近的原子
在任何两个纠缠在一起的原子之间，都有成千上万的其他原子，其中许多与其他原子纠缠在一起，处于一种巨大的、热的和混乱的纠缠状态
正如该研究的第一作者贾孔回忆的那样，他们还看到，“如果我们停止测量，纠缠将保持大约1毫秒，这意味着每秒钟有1000次新的15万亿个原子被纠缠
你一定认为1毫秒对原子来说是很长的时间，足够发生50次随机碰撞
这清楚地表明纠缠并没有被这些随机事件破坏
这可能是这项工作最令人惊讶的结果
" 对这种又热又乱的纠缠态的观察为超灵敏磁场探测铺平了道路
例如，在脑磁图(磁脑成像)中，新一代传感器使用这些同样热的高密度原子气体来检测大脑活动产生的磁场
新的结果表明，纠缠可以提高这项技术的灵敏度，在基础脑科学和神经外科有应用
ICREA教授
ICFO大学的摩根·米切尔说:“这个结果令人惊讶，与大家对纠缠的预期大相径庭
我们希望这种巨大的纠缠态将在从大脑成像到自动驾驶汽车到搜寻暗物质的应用中带来更好的传感器性能
" 铷金属与氮气混合并加热到450开氏度的玻璃池图片
在那种高温下，金属蒸发，产生游离的铷原子，在细胞内扩散
形象信用:ICFO信用:ICFO 自旋单线态和QND 自旋单线态是一种纠缠形式，其中多个粒子的自旋——它们的固有角动量——加起来等于0，这意味着系统的总角动量为零
在这项研究中，研究人员应用量子非破坏性(QND)测量来提取数万亿个原子的自旋信息
这项技术让特定能量的激光光子穿过原子气体
具有这种精确能量的光子不会激发原子，但它们本身会受到碰撞的影响
原子的自旋就像磁铁一样旋转光的偏振
通过测量光子穿过云层后的偏振变化，研究人员能够确定原子气体的总自旋
农奴政权 目前的磁力计工作在一种叫做SERF的状态，远离研究人员通常用来研究纠缠原子的接近绝对零度的温度
在这种状态下，任何一个原子都会经历许多与其他邻近原子的随机碰撞，这使得碰撞成为对原子状态最重要的影响
此外，因为它们是在热的介质中，而不是在超冷的介质中，碰撞会迅速随机化任何给定原子中的电子自旋
令人惊讶的是，实验表明，这种扰动不会破坏纠缠态；它只是将纠缠从一个原子传递到另一个原子
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