15万亿个纠缠原子诞生,杭电女教授孔嘉解锁「高温模式」,创世界最新记录-最长的河流

15万亿个纠缠原子诞生,杭电女教授孔嘉解锁「高温模式」,创世界最新记录 时间:2020年05月29日 19:05:52

15万亿个纠缠原子诞生,杭电女教授孔嘉解锁「高温模式」,创世界最新记录

孔嘉教授和其他研究人员在大约450开尔文(177°C或350°F),无序的原子气体中成功制备并观测到前所未有的大尺度原子纠缠状态。

在2019世界IT青年科学家论坛专访中,孔嘉教授谈到继续在国外做博后,随着年龄增长会面临事业和家庭两难困境,而回国给她带来了强大的安全感。

ICFO量子物理学家Morgan Mitchell表示,「这一结果令人惊讶,超出人们对原子纠缠的认识。在未来的大脑成像,自动驾驶汽车,暗物质探测等应用中,我们希望这种大尺度的纠缠态能够带来提升传感器性能。」

图示:纠缠原子云的示意图,其中黄蓝线条表示一对原子间的纠缠。来源:ICFO

早年间科幻影片中的瞬间移动,并没有借助中间物质的空间传输,而是通过量子纠缠态来实现。

《星际迷航3》中,瞬间传送系统通过无线方式将人传送到另一个地方,然后用新的原子再重新组合起来。

Star Trek3 瞬间传送人类画面

近年来,以陆晓铭教授、孔嘉教授领衔的杭电量子精密测量团队在量子成像、量子通信、量子放大器等方面连续取得多项重要进展,在物理类顶级期刊上发表多篇重要研究成果。

但是证明量子纠缠仍然是一个微妙而富有挑战性的过程。

量子力学诞生以来,关于其预测未来的说法层出不穷,随着技术的不断发展完善,科学家们多次证明了量子纠缠确实存在。

同时她也是一位大约四岁孩子的母亲。

这种磁化是由原子中旋转的电子引起的,为研究碰撞的效果和检测纠缠提供了一种方法。

相应成果已发表在《自然通讯》上。

本文首发于微信公众号:新智元。文章内容属作者个人观点,不代表和讯网立场。投资者据此操作,风险请自担。

万亿个纠缠原子在高温里「热舞」

研究人员用激光来监测这种高温、无序气体的磁化强度。

研究使用了封装着铷金属和氮气混合物的玻璃气室,该气室被加热到450开尔文的高温,使得铷金属蒸发为游离态的原子气体,充满整个气室。

最近,经过四年潜心研究,杭州电子科技大学女教授孔嘉,与其他量子物理学家合作,在高温原子纠缠上取得重大突破。

新一代的大脑磁场成像仪器也采用和上述研究相同的炽热、高密度原子气体来探测大脑活动产生的微弱磁场。

量子纠缠可提高传感系统灵敏度

孔嘉教授坦言,「照顾孩子与搞科研并不冲突,甚至可以互相促进,当然其中甘苦唯有自己才知。」

因此这位美丽的女教授带着孩子去实验室,参加各种研讨会都是常态。

这一新的研究成果证实了纠缠可应用于脑科学和神经科学的基础研究中,并能够提高传感系统的测量灵敏度。

研究人员还发现,这些纠缠是非局限性的,即在任何两个纠缠的原子之间,还可能存在着有成千上万个宏观、炽热且无序的纠缠原子。

爱因斯坦的量子力学,一直是经典力学之外,探索宇宙奥秘的重要理论之一。

孔嘉博士毕业于华东师范大学后,在巴塞罗那光子科学研究所(ICFO)进行博士后研究,从事量子光学领域的研究工作,尤其是量子精密测量和量子传感,利用量子光学的原理来提高测量的灵敏度。

研究人员观察到了大量的纠缠原子,数目高达10的13次方,大约是以前观察到的100倍。

创造了15万亿个纠缠态原子的新纪录,证明了纠缠态可用于高温下的量子传感和精密测量。

图示:封装着铷金属和氮气混合物的玻璃气室  来源:ICFO

这一对炽热且无序纠缠态的发现为磁场超精密探测打下了基础。

孔嘉,科研带娃两不误杭州电子科技大学理学院孔嘉教授是这项科研背后的第一作者。

孔嘉博士的这项研究在极弱磁场的超灵敏测量方面极具应用潜力,有望在量子计算、量子通信和量子传感(例如引力波探测)方面获得广泛应用。

量子纠缠效应是量子计算的核心,无论两个粒子之间的距离远近如何,两个粒子都可以相互影响。

为了能够在下一代通信系统和量子计算机实现应用,研究者需要使原子在高温,无序的环境中工作,这就是这项新研究指出的方向。

新智元报道来源:nature等编辑:雅新、永上【新智元导读】杭电女教授孔嘉与其他量子物理学家合作,观测到高温无序状态下大尺度的纠缠原子,数目高达10的13次方,刷新世界最高记录。而这项成果背后的主要科研者孔嘉是科研带娃两不误,可谓女中豪杰。

由于纠缠态极其脆弱,任何微弱的环境干扰都可以破坏掉纠缠特性。

由于两个粒子间存在超矩作用,通过影响一端粒子,另一端即会发生改变,这种纠缠态如果能在物体上实现,物体瞬移指日可待。

同行对孔嘉教授赞口不绝,「这是一位多么擅长协调好科研与家庭关系的女科学家啊!」

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孔嘉表示,「以往的量子纠缠相关的技术和应用多在冷原子或低温环境下来实现,这大大限制了纠缠的用武之地。」

四年前,她就将研究重心放在了高温原子纠缠上。既要搞科研,还要照顾孩子,孔嘉教授能做到两不误!

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