室温下半导体内的粒子实现了量子纠缠
- 发布时间：2015-11-23 01:30:46 来源：科技日报 责任编辑：罗伯特
科技日报北京11月22日电 （记者刘霞）科学家们已利用大型磁场或化学反应，在零下270摄氏度的温度下，在固体和液体内实现了量子纠缠。现在，美国科学家利用小磁铁，在室温下让半导体内的粒子实现了量子纠缠，最新研究有助于更高性能量子设备的研制。
量子力学是现代物理学的理论基石之一，纠缠是量子力学专家们预测的最奇异的现象之一。量子纠缠理论认为，两个粒子能出现“心灵感应”——其中一个粒子状态的变化会立刻影响另一粒子的状态，不管它们近在咫尺还是远隔天涯。科学家已通过无数实验证明量子纠缠是真实的，并试图利用其来研发未来的量子计算机、量子通讯网和高精度的量子传感器等设备。
但一项新研究的负责人、芝加哥分子工程学院（由芝加哥大学和美国阿拉贡国家实验室携手创办）硕士研究生保罗·克里莫夫解释称，纠缠也是自然界最难以捉摸的现象之一，粒子之间要想产生纠缠，起初，它们必须处于高度有序的状态，宏观世界看起来井然有序，但在原子尺度，它是完全无序的，因此，在宏观尺度下让大量粒子实现纠缠，是一个非常困难的目标。
不过现在，他们利用小磁铁，在室温下让半导体晶片内的粒子发生了纠缠。首先，他们使用红外激光，让成千上万个电子和原子核的磁性状态变得有序，随后利用电磁脉冲让其纠缠，这一过程使40立方微米体积内的半导体碳化硅内的电子和原子核对发生了纠缠。研究发表在11月20日出版的《科学进步》杂志上。
分子工程学教授奥沙隆表示，能在室温条件下，在半导体内制造出稳定的纠缠状态，除了能促进基础物理学的发展之外，对未来量子设备的研制也有重大的意义。从短期来看，科学家们可借此研制出超灵敏的量子传感器，鉴于纠缠能在室温下进行且碳化硅很环保，此类设备可植入生物体内，在生物医学领域发挥重大作用。从长期来看，科学家们甚至能让距离遥远的碳化硅芯片内的粒子发生纠缠，让其在同步地球定位卫星以及加密的信息通讯领域“大显身手”。
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