開(kāi)創(chuàng )性實(shí)驗測量地球自轉對量子糾纏的影響

2024-06-17 01:52:00 來(lái)源: 科技日報 作者: 張佳欣


薩格納克干涉儀2公里長(cháng)的光纖纏繞在邊長(cháng)1.4米的方形鋁制框架上。圖片來(lái)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)行了一項開(kāi)創(chuàng )性實(shí)驗,測量了地球自轉對量子糾纏的影響。這項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。

光學(xué)薩格納克干涉儀在測量旋轉時(shí)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。量子糾纏是一種現象,其中兩個(gè)或多個(gè)粒子共享一種狀態(tài),即使它們被遠距離分開(kāi),其中一個(gè)粒子的測量也會(huì )影響另一個(gè)粒子的狀態(tài)。

研究團隊建造了一個(gè)巨大的光學(xué)薩格納克干涉儀,并在數小時(shí)內將噪聲保持在低而穩定的水平。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,旋轉精度提高了1000倍。

在實(shí)際實(shí)驗中,兩個(gè)糾纏光子在巨大線(xiàn)圈上纏繞的2公里長(cháng)的光纖內傳播,實(shí)現了一個(gè)有效面積超過(guò)700平方米的干涉儀。針對地球自轉,研究人員還設計了一個(gè)巧妙的方案:將光纖分成兩個(gè)等長(cháng)的線(xiàn)圈,并通過(guò)一個(gè)光學(xué)開(kāi)關(guān)將它們連接起來(lái)。通過(guò)打開(kāi)和關(guān)閉開(kāi)關(guān),可有效地根據需要取消旋轉信號,并延長(cháng)大型設備的穩定性。這種方式就像“欺騙”光,讓它認為處于一個(gè)非旋轉的宇宙中。

利用這項實(shí)驗,研究人員觀(guān)察到了地球自轉對最大糾纏雙光子態(tài)的影響。這證實(shí)了愛(ài)因斯坦狹義相對論和量子力學(xué)中描述的旋轉參考系和量子糾纏之間的相互作用。

研究人員表示,該研究結果和方法將為進(jìn)一步提高基于量子糾纏的傳感器旋轉靈敏度奠定基礎,可能會(huì )為未來(lái)通過(guò)時(shí)空曲線(xiàn)測試量子糾纏行為的實(shí)驗開(kāi)辟道路。

責任編輯: 左常睿