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在原子系统中观察到爱因斯坦-波多尔斯基-罗森佯谬

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巴塞尔大学的物理学家第一次在数百个相互作用的原子系统中观察到了爱因斯坦 - 波多尔斯基 - 罗森的量子力学。这种现象可以追溯到1935年着名的思想实验。它准确地预测了测量结果,可以用于新的传感器和电磁场成像方法。这些发现最近发表在《科学》期刊上。

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原子云通过电磁场保持在芯片上方,在空间上分离的区域A和B之间观察到EPR悖论。照片:巴塞尔大学物理系

如何准确预测物理系统的测量结果?在由量子物理定律支配的微小粒子世界中,这种预测精度存在根本上的限制。该极限值由海森堡不确定性原理表示,该原理指出无法同时以任意精度预测粒子的位置和动量的测量或自旋的双分量测量。

减少不确定性的矛盾

1935年,阿尔伯特爱因斯坦,鲍里斯波多尔斯基和内森罗森发表了一篇着名的论文,该论文表明,在某些情况下,准确的预测在理论上是可行的。为此,他们考虑了两个系统A和B,称为“纠缠”状态,其中它们的属性是强相关的。在这种情况下,系统A上的测量值可用于以任意精度预测系统B上相应测量的结果。即使系统A和B在空间上是分开的,这也是可能的。矛盾的是,观察者可以使用系统A上的测量来比系统B直接访问的观察者(而不是A)更准确地描述系统B.

首先在多粒子系统中观察到

在过去,实验使用光或单个原子来研究EPR佯谬,这是发现它的科学家的名字的悖论。巴塞尔大学物理学教授Philipp Treutlein和瑞士纳米科学研究所(SNI)领导的物理学家团队首次成功地观察了EPR悖论,该研究使用了一个包含数百个系统的多粒子系统相互作用的原子。该实验使用激光将原子冷却到几十亿分之一的绝对分数。在这些温度下,原子完全按照量子力学定律运行,形成所谓的玻色 - 爱因斯坦凝聚物.爱因斯坦在1925年的另一篇开创性论文中预测的物质状态。

在这个超冷云中,原子不断相互碰撞,引起旋转纠缠。然后研究人员测量了凝析油空间分离区域的自旋。由于高分辨率成像,可以直接测量不同区域之间的自旋相关性,同时将原子定位在精确定义的位置。通过他们的实验,研究人员成功地使用来自给定区域的测量值来预测另一个区域的结果。这两个区域的测量值之间存在很强的相关性,这使我们能够证明EPR悖论。观察大型系统中量子物理学的基本现象是很有意思的,实验也确定了爱因斯坦两个最重要的着作之间的联系。

量子技术之路

除了基础研究,科学家们已经在猜测他们发现的可能的应用。例如,EPR悖论核心的相关性可用于改善原子传感器和成像方法的电磁场。该量子传感器的开发是国家量子科学与技术计算中心(NCCR QSIT)的目标,研究团队积极参与其中。

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原子云通过电磁场保持在芯片上方,在空间上分离的区域A和B之间观察到EPR悖论。照片:巴塞尔大学物理系

如何准确预测物理系统的测量结果?在由量子物理定律支配的微小粒子世界中,这种预测精度存在根本上的限制。该极限值由海森堡不确定性原理表示,该原理指出无法同时以任意精度预测粒子的位置和动量的测量或自旋的双分量测量。

减少不确定性的矛盾

1935年,阿尔伯特爱因斯坦,鲍里斯波多尔斯基和内森罗森发表了一篇着名的论文,该论文表明,在某些情况下,准确的预测在理论上是可行的。为此,他们考虑了两个系统A和B,称为“纠缠”状态,其中它们的属性是强相关的。在这种情况下,系统A上的测量值可用于以任意精度预测系统B上相应测量的结果。即使系统A和B在空间上是分开的,这也是可能的。矛盾的是,观察者可以使用系统A上的测量来比系统B直接访问的观察者(而不是A)更准确地描述系统B.

首先在多粒子系统中观察到

在过去,实验使用光或单个原子来研究EPR佯谬,这是发现它的科学家的名字的悖论。巴塞尔大学物理学教授Philipp Treutlein和瑞士纳米科学研究所(SNI)领导的物理学家团队首次成功地观察了EPR悖论,该研究使用了包含数百个系统的多粒子系统相互作用的原子。该实验使用激光将原子冷却到几十亿分之一的绝对分数。在这些温度下,原子完全按照量子力学定律运行,形成所谓的玻色 - 爱因斯坦凝聚物.爱因斯坦在1925年的另一篇开创性论文中预测的物质状态。

在这个超冷云中,原子不断相互碰撞,引起旋转纠缠。然后研究人员测量了凝析油空间分离区域的自旋。由于高分辨率成像,可以直接测量不同区域之间的自旋相关性,同时将原子定位在精确定义的位置。通过他们的实验,研究人员成功地使用来自给定区域的测量值来预测另一个区域的结果。这两个区域的测量值之间存在很强的相关性,这使我们能够证明EPR悖论。观察大型系统中量子物理学的基本现象是很有意思的,实验也确定了爱因斯坦两个最重要的着作之间的联系。

量子技术之路

除了基础研究,科学家们已经在猜测他们发现的可能的应用。例如,EPR悖论核心的相关性可用于改善原子传感器和成像方法的电磁场。该量子传感器的开发是国家量子科学与技术计算中心(NCCR QSIT)的目标,研究团队积极参与其中。

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减少不确定性的矛盾

1935年,阿尔伯特爱因斯坦,鲍里斯波多尔斯基和内森罗森发表了一篇着名论文,该论文表明,在某些情况下,准确的预测在理论上是可行的。出于这个原因,他们考虑两个系统A和B,称为“纠缠”状态,其中它们的属性是强相关的。在这种情况下,系统A上的测量结果可用于以任意精度预测系统B上的相应测量结果。即使系统A和B在空间上分离,这也是可能的。矛盾的是,观察者可以使用系统A上的测量来比系统B直接访问的观察者(而不是A)更准确地描述系统B.

首先在多粒子系统中观察到

在过去,实验使用光或单个原子来研究EPR悖论,它来自发现它的科学家名字的缩写。现在,由巴塞尔大学物理学教授Philipp Treutlein和瑞士纳米科学研究所(SNI)领导的物理学家团队首次使用包含数百个的多粒子系统成功地观察了EPR悖论。相互作用的原子。该实验使用激光将原子冷却到绝对零度以上十亿分之一。在这些温度下,原子完全按照量子力学定律运行,形成了爱因斯坦在1925年的另一篇开创性论文中所预测的物质状态,即所谓的玻色 - 爱因斯坦凝聚物。

在这个超冷云中,原子不断相互碰撞,引起旋转纠缠。然后研究人员测量了凝析油空间分离区域的自旋。由于高分辨率成像,可以直接测量不同区域之间的自旋相关性,同时将原子定位在精确定义的位置。通过他们的实验,研究人员成功地使用来自给定区域的测量值来预测另一个区域的结果。这两个区域的测量值之间存在很强的相关性,这使我们能够证明EPR悖论。观察大型系统中量子物理学的基本现象是很有意思的,实验也确定了爱因斯坦两个最重要的着作之间的联系。

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