運用量子糾纏突破地球自轉測量精度

編譯／高晟鈞

維也納大學的一項量子物理實驗，利用糾纏光子測量地球自轉方面取得了突破性的精度。該研究透過增強型光學薩格納克干涉儀，以前所未有的精度檢測旋轉效應，為量子力學和相對論提供了潛在的突破。

研究人員進行了一項開創性的實驗，測量了地球自轉對量子糾纏光子的影響。突破了基於糾纏的傳感器的旋轉靈敏度的界限，有可能為進一步探索量子力學和相對論之間的交叉點奠定基礎。

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量子糾纏增加靈敏度

光學薩格納克干涉儀（Optical Sagnac Interferometer）是當今對旋轉效應測量最敏感的設備，為愛因斯坦在建立相對論做出了巨大貢獻。如今，它們無與倫比的精度使它們成為測量轉速的終極工具，僅受經典物理學的限制。

而採用量子糾纏的干涉儀將有望打破這項限制。如果兩個或多個粒子糾纏在一起，我們便能得知整體狀態，而單一粒子的狀態在測量之前仍不確定。因此，這將幫助我們在每次測量中獲得更多資訊。然而可惜的是，靈敏度的提升卻也受到了量子糾纏微妙性質的影響。

然而，維也納大學使用的巨型光纖薩格納克干涉儀，可以在幾個小時內保持低雜訊與高穩定性，使得他們能夠檢測出足夠多的高品質糾纏光子對，旋轉精度比先前高出了一千倍之多。

障礙重重

研究人員面臨的一個重大障礙是如何分離和提取地球的穩定自轉訊號。主要作者Raffaele Silvestri解釋說：「問題的核心在於為量建立一個參考點，使光不受地球自轉效應的影響，由於無法阻止地球旋轉，我們設計了一種解決方法：將光纖分成兩個等長的線圈，並通過光開關將它們連接起來。」

透過打開和關閉開關，研究人員可以有效地隨意取消旋轉訊號，這也使他們能夠擴展大型設備的穩定性。「就像是欺騙了光，我們讓它認為它處於一個不旋轉的空間中。」Raffaele說道。最終，研究團隊證實了地球自轉對量子糾纏間的相互作用，正如愛因斯坦的狹義相對論和量子力學中描述的一般。

資料來源:ScitechDaily

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