量子糾纏，這種神秘的超距作用，有望在高效能運算和安全等領域發揮巨大作用，通常被認為是微觀世界的產物。要將兩個粒子或兩個微觀物體的命運糾纏在一起並不難——好吧，其實也沒那麼容易，但如今相對來說已經可行了。現在，科學家們首次在宏觀尺度上實現了量子糾纏，將兩顆毫米級的鑽石糾纏在一起。
這項發表在本週《科學》雜誌上的研究成果，對量子力學和經典力學而言都可能是一項重大突破。這是首次在室溫下，在兩個相當大的物體之間實現量子糾纏。
正如我們的讀者所知，量子糾纏是指將兩個獨立的粒子（無論是光子還是奈米級物體）連接起來，使它們無論相距多遠都表現出相同的行為。一個粒子的現像也會發生在另一個粒子上，即使它們被整個宇宙分隔開來。
牛津大學的研究人員取了兩顆邊長約3毫米、厚度約1毫米的小鑽石。他們採用一種名為超快泵浦偵測光譜法的方法，以極短的雷射脈衝（約100飛秒）照射這兩顆鑽石。接下來發生的事情很複雜：雷射脈衝在鑽石晶體中分子的排列中誘發了振動。這些固有的振盪（存在於所有原子中，這裡只是利用了它們）被稱為聲子模式。脈衝激發了兩顆鑽石中的一種聲子模式，並產生了兩個光子。這兩個光子被鑽石散射，並用於糾纏聲子態。然後，研究人員利用包含分束器和單光子偵測器的複雜裝置，將散射的光子匯聚在一起。
兩顆鑽石相距約半英尺，但當偵測到其中一個光子時，兩顆鑽石卻共享了一個聲子。換句話說，發生在一顆鑽石上的事情也會發生在另一顆鑽石上。研究人員透過反向實驗證實了這一點：他們先使聲子退激發，然後再發射另一個光子，並再次偵測到這個光子。這種糾纏持續時間約為7皮秒，因此太短，至少目前還無法用於量子電腦或其他設備。
「這兩個鑽石樣本相干地共享了一個聲子，這是量子糾纏態的標誌，」密西根大學物理學家段立明（L.-M. Duan）解釋道，他為這篇發表在《科學》雜誌上的論文撰寫了一篇評論文章。 「這些結果提供了一個引人注目的例子，表明糾纏並非微觀粒子所特有，它也可以在宏觀世界中體現出來，這可以用於未來的研究，對量子力學進行基礎性檢驗。”
