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寻找广义相对论与量子力学的“桥梁” “墨子号”卫星实验排除“引力会解开量子纠缠”预言

澳洲啦 澳洲新闻 2020-09-28 03:20:48 63 0 澳洲新闻

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本报讯(记者 桂运安)9月20日,中国科学技术大学发布重大成果,该校潘建伟团队与合作者利用世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”进行实验检验,发现两个相互纠缠的粒子在经过地球引力不同的区域时并未解开纠缠,排除了“引力致量子退相干”的理论预言。北京时间9月20日,国际权威学术期刊《科学》在线发表了这一成果。

广义相对论与量子力学,似乎存在不可调和的矛盾,很多在广义相对论框架下适用的物理规则,在量子领域就不再适用。由于种种理论模型预言均需要极端实验条件,因此如何将量子力学和引力理论结合,一直是困扰科学界的难题。中科大潘建伟团队的这一最新成果,是国际上首次利用量子卫星在地球引力场中对尝试融合量子力学与广义相对论的理论进行实验检验,将极大地推动相关物理学基础理论和实验研究。

近年来,理论物理学家探讨了一些在目前实际条件下可能进行实验验证的新机制。比如,澳大利亚物理学家Ralph等提出一个“事件形式”理论模型,探讨了引力可能导致的量子退相干效应,并提出一个现实可行的试验方案。该方案预言,纠缠光子对在地球引力场中的传播,其关联性会概率性地损失。依据现有的量子力学理论,所有纠缠光子对将保持纠缠特性;而依据“事件形式”理论,纠缠光子对之间的关联性则会概率性地受到损失。

量子卫星正是检验这一理论的理想平台。基于“墨子号”地星之间的量子态分发,潘建伟团队已经开展了一系列创新性的实验研究,圆满完成千公里级地星双向量子纠缠分发、地星量子密钥分发和地星量子隐形传态。得益于前期积累,该研究率先在太空开展引力诱导量子纠缠退相干实验检验,通过一系列精巧的实验设计和理论分析,令人信服地排除了“事件形式”理论所预言的“引力致量子退相干”现象。

潘建伟表示,今后,研究团队将发射新的量子卫星来开展进一步研究,新卫星的轨道将会比“墨子号”高20倍至60倍。

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