实验显示爱因斯坦-波多尔斯基-罗森悖论放大

两个粒子(左)和两个多粒子系统(右)的EPR实验示意图,其中考虑了自旋自由度。在这两种情况下,粒子都被相互作用纠缠在一起,随后分裂成两个不同的位置。在多粒子系统的情况下,相互作用产生多部分纠缠,分裂系统以集体自旋之间的二分纠缠的形式继承这种纠缠。学分:物理评论 X (2023)。DOI: 10.1103/PhysRevX.13.021031

瑞士巴塞尔大学的一组物理学家通过实验发现,即使放大,爱因斯坦-波多尔斯基-罗森悖论仍然成立。Paolo Colciaghi,Yifan Li,Philipp Treutlein和Tilman Zibold在Physical Review X中描述了他们的实验。

1935年,阿尔伯特·爱因斯坦(Albert Einstein)、鲍里斯·波多尔斯基(Boris Podolsky)和内森·罗森(Nathan Rosen)发表了一篇论文,概述了一个思想实验,该实验表明量子力学并没有给出对现实的完整描述。他们主张存在不属于量子理论的“现实元素”,然后进一步推测应该有可能提出一种包含这种隐藏变量的新理论。

他们的实验后来被称为EPR悖论,因为它揭示了矛盾,例如系统中的一个粒子由于纠缠而影响其他粒子,并且有可能比海森堡不确定性原理所允许的更多地了解给定系统中的粒子。

几年后,约翰·贝尔(John Bell)开发了所谓的贝尔测试,作为测试EPR悖论的一种手段 - 到目前为止,它涉及使用光子或原子对的小型纠缠系统。在这项新的研究中,研究小组已经表明,同样的实验可以使用玻色 - 爱因斯坦凝聚物扩展到更大的系统。

在他们的实验中,该小组首先产生了由铷-87原子组成的云。然后,它们在云中的原子之间产生了相互作用,迫使它们成为纠缠的玻色 - 爱因斯坦凝聚物。然后,他们将冷凝水释放到两个独立的云中,在那里伪自旋纠缠在一起。他们通过独立测量两个云的“伪自旋”得出结论 - 每个云都包含数百个铷-87原子。他们发现,两朵云的特性不能以偶然的方式相关联,因此即使放大,EPR悖论也成立。

研究小组建议,除了他们的发现之外,该实验还可以作为进行其他量子计量应用的模板。

更多信息:保罗·科尔西亚吉等人,爱因斯坦-波多尔斯基-罗森两种玻色-爱因斯坦凝聚态实验,物理评论 X (2023)。DOI: 10.1103/PhysRevX.13.021031

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