量子纠缠是否证明了更高维度的存在?

最新研究启发了如何产生、控制和操纵量子纠缠,也提供了开启超快量子计算、超安全量子密码术、高精度量子计量和量子隐形传态等下一代未来技术的钥匙。

据国外媒体报道,通过研究物质和光共存的系统(包括宇宙),研究人员发现,以中等速度经历量子相变会产生最丰富、最复杂的结构。这些结构类似于光滑空旷空间中的“缺陷”。研究结果发表在美国物理学会主要期刊《物理评论A》上。

在日常生活中,一种物质在不同的温度条件下会发生相变。例如,当足够热或足够冷时,水可以变成蒸汽或冰。但是在量子世界中,一个系统可以在绝对零度下发生相变,只要改变光和物质之间的相互作用量。这种相变会产生量子纠缠。

科学界普遍认为,宇宙中星团、行星系统、星系等结构的诞生源于量子相变,相变越快,产生的结构越多。最新研究否定了这种说法。

“我们的研究认为,宇宙是以中等速度‘煮熟’的。”研究人员之一,迈阿密大学的物理学教授尼尔·约翰逊说。他把经历量子相变的时间和物质的高度纠缠结构比作加热牛奶和燕麦时从零开始形成的粥。如果你以合适的速度经历相变,这个结构会更复杂,这就类似于你以合适的速度煮粥,粥的味道会更好。

这项研究涉及光和物质在不同尺度下共存的多种系统,其预言的量子纠缠“金发姑娘效应”可以在理想条件下通过实验设备实现。研究人员试图确定能够产生增强量子纠缠效应的确切条件,以便其他研究人员能够在实验环境中实现他们的预测。

最新研究启发了如何产生、控制和操纵量子纠缠,也提供了开启超快量子计算、超安全量子密码术、高精度量子计量和量子隐形传态等下一代未来技术的钥匙。