两超导体间存在量子纠缠 肉眼可观察到量子活动

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实验用的超导体不超过1毫米宽，这两个超导体放置在一个芯片上，相隔几毫米，中间用铝连接

据国外媒体报道，9月24日出版的《自然》杂志发表报告称，在两个大型超导体之间通上电流，超导体中数十亿个流动的电子能够展现出不可思议的量子态“量子纠缠”(quantum entanglement)。通常，这种量子纠缠只在很小的离子和原子中才可以看到，超导体间存在量子纠缠，这为肉眼通过实验观察到量子活动提供了可能。

量子纠缠又称量子缠结，是一种量子力学现象，其定义描述了复合系统(具有两个以上的成员系统)中一类特殊的量子态，此量子态无法分解为成员系统各自量子态之张量积(tensor product)。

在此拿两颗以相反方向、同样速率等速运动之电子为例，即使一颗行至太阳边，一颗行至冥王星，在如此遥远的距离下，它们仍保有特别的关联性(correlation)；亦即当其中一颗被操作(例如量子测量)而状态发生变化，另一颗也会即刻发生相应的状态变化。在很大程度上，研究者通常只在离子、原子和光子之间发现有这种现象。

据悉，加州大学的圣巴巴拉分校的约翰·马丁尼斯(John Martinis)和同事在两个超导体之间发现了这种量子纠缠，并且用浅显的实验向人们展示了量子的活动。实验用的超导体不超过1毫米宽，这两个超导体被放置在一个芯片上，相隔仅几毫米，中间用铝连接。在低温下，电子在超导体中自由移动，超导体中电阻为零。为了观察两个超导体中的量子纠缠，微波脉冲运用到这个新研究中。

马丁尼斯说，如果超导体中有量子力学上的量子纠缠，那么当信号为0时，电流方向将呈顺时针方向，当信号为1时，电流方向为逆时针方向。如果按照传统物理学来说，电流的方向应该是相互完全独立的。马丁尼斯和研究团队共测量了3.41亿次电流方向，结果与以上预期的完全一致，符合量子力学中的量子纠缠理论。

伊里诺州大学香槟分校的安东尼·莱格特(Anthony Leggett)评论说，在两个超导体中发现量子纠缠是科学研究上一个相当重要的里程碑，这一研究确实有证明两个超导体中存在量子纠缠的确凿证据，而且我们的肉眼也观察到了其中的变化。这些存在量子纠缠的超导体可用作功能强大的量子计算机中的配件，这个技术也可以用来制作量子电路。自从人类知道通过复杂的方式来制作集成电路，用同样的方式制作复杂的量子电路也将大有希望。同时，马丁尼斯谨慎地表示，要制作出性能优良的量子计算机还有很长的路要走，研究者仍然需要花很长时间来找到制作有量子纠缠的超导电路的方法。

(来源：搜狐科学 尚力)
（责任编辑：徐晶慧）