悬浮玻璃纳米球在室温下与光实现纠缠

如今，许多物理学家正在积极探索如何利用光通过量子纠缠将物体连接起来。通过充分利用这一效应，他们希望开启广泛的应用，从跨越遥远距离的安全通信网络，到对物理学基本定律的灵敏新检验。

通过一项发表在《Science》上的新研究，由佛罗伦萨大学 Francesco Marin 领导的团队朝着这一目标迈出了重要一步：他们将一个微小悬浮玻璃球的运动与光纠缠起来，而无需将实验冷却到超低温。

让光与机械振子纠缠

当两个量子粒子发生纠缠时，它们的性质如此紧密地交织在一起，以至于不考虑其中一个就无法完整描述另一个。然而，这种微妙的联系很容易被周围环境的微小扰动破坏，而且随着物体变大，保护它变得愈发困难。

在先前的实验中，研究人员曾在光子与振动的宏观粒子之间产生短暂的纠缠爆发，但仅在接近绝对零度的温度下实现。最近，物理学家认识到，由光悬浮的微小玻璃球可能提供一种有前景的替代方案，因为它们几乎完全与周围环境隔绝地漂浮着。

在他们的研究中，Marin 团队使用一个直径仅 100 纳米的玻璃球探索了这一想法。他们将球固定在一束被称为“光镊”的紧密聚焦激光束中，该光束位于近真空腔室内两面相对的镜子之间。

单独来看，产生纠缠所需的光也倾向于在球中引发不需要的振荡，最终将其从阱中击出。为了解决这个问题，研究人员将两束颜色略有不同的激光结合起来。第一束冷却并稳定球的往复运动，而第二束则自由地将这种运动与光纠缠起来。

随着球的振荡，其运动信息被刻印在离开镜子的光上。通过对这束光进行数小时的测量，Marin 团队重建了球的运动与光之间完整的关联模式。

即使周围实验室处于室温，他们测得的关联也跨越了一个数学阈值，证实两者已真正纠缠。关键的是，这种纠缠在离开镜子传播的光中依然存在。

Marin 团队现在希望通过改进实验技术来增强纠缠，并主动控制它，而不仅仅是观察它。最终，这可能使多个悬浮球通过共享的光场实现纠缠——为在越来越大的尺度上检验量子力学，甚至检验它与引力如何相互作用提供新途径。

这也可能为量子网络铺平道路，在这种网络中，信息在存储它的运动物体与将其携带至广阔距离的光之间无缝传递。

本文由我们的作者 Sam Jarman 撰写，Lisa Lock 编辑，Robert Egan 核实并审阅——这篇文章是精心的人工工作的成果。我们依靠像您这样的读者来维持独立科学新闻事业的生存。如果这篇报道对您有价值，请考虑捐赠（尤其是按月捐赠）。作为答谢，您将获得一个无广告账户。

Q. Deplano et al, Stationary entanglement of a levitated oscillator with an optical field, Science (2026). DOI: 10.1126/science.aeh1375

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