研究人員獲得的溫度分布表明，與環(huán)境相互作用強烈的粒子是“熱的”（橙紅色），而相互作用很小的粒子是“冷的”（青藍(lán)色）。因此，當(dāng)粒子之間的相互作用很強時，糾纏就很強烈。
圖片來源：美國科學(xué)促進(jìn)會網(wǎng)站

　　科技日報北京11月28日電(記者 張佳欣)糾纏是一種量子現(xiàn)象，其中兩個或多個粒子的屬性以某種方式相互關(guān)聯(lián)，人們無法單獨描述單個粒子的性質(zhì)，只能描述整體系統(tǒng)的性質(zhì)。粒子的糾纏最終決定了材料的性質(zhì)，但人們卻很難理解“糾纏”。據(jù)最新一期《自然》雜志報道，奧地利因斯布魯克大學(xué)和奧地利科學(xué)院量子光學(xué)和量子信息研究所研究人員開創(chuàng)了一種新方法，首次通過實驗證實了量子場論的預(yù)測，該方法可顯著提高對量子材料中糾纏的研究和理解。

　　為了描述大型量子系統(tǒng)并從中提取有關(guān)糾纏的信息，人們需要執(zhí)行不可能完成的大量測量工作。新開發(fā)的一種更有效的描述方法讓研究人員只需進(jìn)行極少的測量次數(shù)，就能從系統(tǒng)中提取糾纏信息。

　　在一個有51個粒子的離子陷阱量子模擬器中，研究人員用粒子逐一模仿了一種真實材料，并在受控的實驗室環(huán)境中對其進(jìn)行研究。在此過程中，研究人員首次見證了以前僅從理論上描述的效果。

　　在量子材料中，粒子可或多或少地強烈糾纏。對強糾纏粒子的測量只能產(chǎn)生隨機結(jié)果。如果測量結(jié)果波動很大，那么將這種現(xiàn)象稱為“熱”；如果某個結(jié)果的概率增加，那它就是一個“冷的”量子物體。只有對所有糾纏物體的測量才能揭示確切的狀態(tài)。在由非常多的粒子組成的系統(tǒng)中，測量的工作量大大增加。量子場論預(yù)測，一個由許多糾纏粒子組成的系統(tǒng)的子區(qū)域可以被分配一個溫度分布。這些分布可用來推導(dǎo)粒子的糾纏程度。

　　在因斯布魯克大學(xué)的量子模擬器中，這些溫度分布是通過計算機和量子系統(tǒng)之間的反饋回路確定的，計算機不斷生成新的分布，并將它們與實驗中的實際測量結(jié)果進(jìn)行比較。研究人員獲得的溫度分布圖顯示，與環(huán)境相互作用強烈的粒子是“熱的”，而相互作用很小的粒子是“冷的”。

　　這一研究完全符合人們的預(yù)期，即在粒子之間相互作用強烈的地方，糾纏尤其強烈。新方法為研究相關(guān)量子物質(zhì)中的大規(guī)模糾纏提供了強大的工具，也為使用現(xiàn)有量子模擬器來研究一類新的物理現(xiàn)象打開了大門。