物理学家发现一种全新类型的量子纠缠
美国布鲁克海文国家实验室（BNL）的物理学家发现了一种全新类型的量子纠缠，这种幽灵般的现象可在任何距离上捆绑一对粒子。新发现称，量子纠缠并不限于完全相同的两个微观粒子之间，也可以发生在两个不同的粒子之间。在粒子对撞机实验中，新类型的量子纠缠让科学家能观察到原子核内部的更多细节，也可能带来其它新的科技。
此示意图中的两个黄色半圆形代表两个金离子，蓝色和粉色的四个小球分别代表正负π介子，来自正π介子（蓝色）的波形彼此加强，来自负π介子（粉色）的波形也彼此加强，最终到达探测器。研究者称，这说明由金离子产生的正负π介子处于量子纠缠态。（布鲁克海文国家实验室）
成对粒子的量子态相互纠缠在一起，以至于无论相距多远，都无法独立地描述其中的任何一个。更奇怪的是，改变一个粒子会立即引发另一个粒子的改变，即便另一个在宇宙的另一端。这个被称为量子纠缠的概念简直不可思议，因为我们人类本身处于经典物理学领域。就连爱因斯坦也会对此感到不安，称其为“幽灵般的超距作用”。然而，几十年的实验一直在支持它，它构成了量子计算机和量子网络等新兴技术的基础。
这一发现是在布鲁克海文实验室的相对论重离子对撞机（RHIC）上做出的，并发表于1月4日的《科学进展》（Science Advances）上。对撞机通过加速和粉碎金离子来探测早期宇宙中的物质形式。但团队发现，即使离子没有发生碰撞，也可以从中学到很多东西。
加速的金离子被小的光子云包围，当两个离子彼此靠近时，一个离子周围的光子可以捕获另一个离子内部结构的图像，而且比以前观测到的更为详细。光是这一点就足以让物理学家着迷，不过这其实要归功于新发现的量子纠缠形式。
光子与每个金离子核内的基本粒子相互作用，引发级联反应，最终产生一对称为π介子的粒子，一正一负。粒子也可以被描述为波的形式，在这种情况下，来自两个负π介子的波相互增强，而来自两个正π介子的波也相互增强。这导致只有一个正π介子和一个负π介子波函数撞击探测器。
研究者称，这表明每对正负π介子相互纠缠在一起，即处于量子纠缠态。团队表示，如果不是这样，撞击探测器的波函数将是完全随机的。因此，这是首次检测到不同粒子之间的量子纠缠。
“我们测量了两个被输出的粒子，很明显其电荷是不同的——也就是说这是电荷一正一负两个不同的粒子——表明这些粒子相互纠缠或同步，即使它们是可区分的粒子，”该研究的作者之一许长补（Zhangbu Xu，音译）博士说。
随着我们对量子物理学的理解不断扩展，这一发现可能会带来新的技术，例如该团队用来观察金离子核内部的新方法等。