薩格納克干涉儀2公里長的光纖纏繞在邊長1.4米的方形鋁制框架上。圖片來源：奧地利維也納大學(xué)
科技日報記者 張佳欣
奧地利維也納大學(xué)的研究人員進(jìn)行了一項(xiàng)開創(chuàng)性實(shí)驗(yàn)，測量了地球自轉(zhuǎn)對量子糾纏的影響。這項(xiàng)14日發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》雜志上的研究，突破了基于糾纏的傳感器中旋轉(zhuǎn)靈敏度的界限，將為進(jìn)一步探索量子力學(xué)和廣義相對論的交叉點(diǎn)奠定基礎(chǔ)。
光學(xué)薩格納克干涉儀在測量旋轉(zhuǎn)時已經(jīng)非常靈敏，但是基于量子糾纏的干涉儀具有進(jìn)一步提高這種靈敏度的潛力。量子糾纏是一種現(xiàn)象，其中兩個或多個粒子共享一種狀態(tài)，即使它們被遠(yuǎn)距離分開，其中一個粒子的測量也會影響另一個粒子的狀態(tài)。
研究團(tuán)隊(duì)建造了一個巨大的光學(xué)薩格納克干涉儀，并在數(shù)小時內(nèi)將噪聲保持在低而穩(wěn)定的水平。這使得他們能夠檢測到足夠高質(zhì)量的糾纏光子對，相比以前的光學(xué)薩格納克干涉儀，旋轉(zhuǎn)精度提高了1000倍。
在實(shí)際實(shí)驗(yàn)中，兩個糾纏光子在巨大線圈上纏繞的2公里長的光纖內(nèi)傳播，實(shí)現(xiàn)了一個有效面積超過700平方米的干涉儀。針對地球自轉(zhuǎn)，研究人員還設(shè)計了一個巧妙的方案：將光纖分成兩個等長的線圈，并通過一個光學(xué)開關(guān)將它們連接起來。通過打開和關(guān)閉開關(guān)，可有效地根據(jù)需要取消旋轉(zhuǎn)信號，并延長大型設(shè)備的穩(wěn)定性。這種方式就像“欺騙”光，讓它認(rèn)為處于一個非旋轉(zhuǎn)的宇宙中。
利用這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，研究人員觀察到了地球自轉(zhuǎn)對最大糾纏雙光子態(tài)的影響。這證實(shí)了愛因斯坦狹義相對論和量子力學(xué)中描述的旋轉(zhuǎn)參考系和量子糾纏之間的相互作用。
研究人員表示，該研究結(jié)果和方法將為進(jìn)一步提高基于量子糾纏的傳感器旋轉(zhuǎn)靈敏度奠定基礎(chǔ)，可能會為未來通過時空曲線測試量子糾纏行為的實(shí)驗(yàn)開辟道路。
