Forskare Uppnår Kvantintrassling Mellan En Glaspärla och Ljus

Tendela Briefing · 9 Oct 2026 · 10:01 UTC

Bild: Ars Technica · Källa

Forskare har framgångsrikt intrasslat en upphängd glaspärla med laserljus i ett optiskt kavitet, vilket markerar ett betydande framsteg inom kvantmekaniken och öppnar möjligheter för tillämpningar inom kvantminne.

Kvantintrassling, ett fenomen där två objekt uppvisar korrelerat beteende oberoende av avstånd, har länge förståtts främst inom mikroskopiska system som fotoner. Att utvidga intrassling till synliga makroskopiska objekt har utgjort betydande utmaningar på grund av miljöpåverkan som snabbt släpper ut kvantkorrelationer. Dock har ny forskning visat intrassling mellan en glaspärla och ljus, vilket utgör en anmärkningsvärd experimentell prestation.

I detta experiment använde forskarna laserljus för att fånga och kyla en liten glaspärla som var upphängd i en optisk kavitet bildad av två speglar. Kavitetsinställningen skapar stående vågmönster av ljus vid fasta fas- och frekvenspunkter, vilket möjliggör en väldefinierad interaktion mellan pärlan och ljusfältet, förutsatt att pärlans rörelse förblir minimal. Nedkylningen här hänvisar till att minska pärlans vibrerande rörelse inom laserfållan, uppnådd genom att ställa in lasern till en något lägre frekvens så att pärlan förlorar energi till ljuset via Dopplereffekten.

För att inducera intrassling användes en andra laserstråle med en något högre frekvens för att åter injicera energi i pärlans rörelse. Samverkan mellan kyl- och värmelasrarna skapar korrelationer mellan pärlans vibrationer och ljusfälten. Eftersom en del ljus läcker ut ur kaviteten och bär på subtila fluktuationer kopplade till pärlans rörelse, avslöjar mätningar av korrelationer i detta läckande ljus det intrasslade tillståndet.

Denna komplexa balans mellan laserfrekvenserna och den precisa kontrollen över pärlans rörelse gjorde det möjligt för teamet att observera intrassling mellan ett makroskopiskt objekt — en glaspärla — och ljus för första gången. Sådana mätningar är komplexa och känsliga för brus, vilket kräver sofistikerade modeller för att övertygande differentiera intrasslade tillstånd.

Utöver dess grundläggande fysikaliska betydelse erbjuder detta mekaniska-ljus-intrasslingssystem lovande tillämpningar. Inom kvantkommunikation är fotoner viktiga informationsbärare, men lagring av kvantinformation kodad i ljus är ofta utmanande. Ett mekaniskt system som glaspärlan kan fungera som ett lokaliserat kvantminne med ställbara egenskaper genom konstgjord design.

Denna utveckling betonar inte bara kvantmekanikens universella natur utan visar även nya vägar för att utnyttja kvantfenomen i konstgjorda system, vilket potentiellt kan driva framsteg inom kvantkommunikation och beräkning.