量子纠缠可能并不神秘：用数学解释物理
摘要：在微观物理学中，有许多稀奇古怪的现象，搞得老百姓莫名其妙；其实许多物理学家也只是知其然，却不知其所以然。于是，便有人（甚至是非常牛的科学家）搬出了万能的上帝。下面我们也请出一位真上帝，求它帮我们解释诸如电子能级跃迁、波粒二象性、量子纠缠等微观物理学中最玄幻的三个问题。这位真上帝，名叫数学；它将用几乎同样的一句话，就统一揭示了所有这些玄幻的奥秘。希望下面的歪解能让您脑洞大开，哪怕你拿它当作一段相声。（一）序趣曾经有位不懂光学，不懂磁学，不懂电学的小伙子，仅用一个数学公式，就把光学、电学、磁学给融为一体了。这个小伙子，就是后来的全能物理学家麦克斯韦；那个数学公式，就是大名鼎鼎的麦克斯韦方程。曾经还有一位“民科”，利用业余时间，用另一个数学公式，揭示了物理世界中最深奥的物质/能量关系。这位“民科”，就是差点成为以色列总统的爱因斯坦；这个数学公式，就是妇孺皆知的E=mC2。由此可见，对数学这个上帝，千万别怠慢。要时时真心烧香，天天......阅读全文
顶夸克间存在量子纠缠首获证实
欧洲核子研究中心（CERN）紧凑缪子线圈（CMS）实验合作组织报告称，他们首次确认了已知最重的基本粒子顶夸克之间的量子纠缠，为探索世界的量子本质提供了新视角。相关论文发表于最新一期《CMS 物理分析总结》杂志。 量子纠缠是一种奇怪的量子现象：即使两个粒子相距甚远，它们也能紧密地相互关联。当两个
顶夸克间存在量子纠缠首获证实
科技日报北京6月17日电 （记者刘霞）欧洲核子研究中心（CERN）紧凑缪子线圈（CMS）实验合作组织报告称，他们首次确认了已知最重的基本粒子顶夸克之间的量子纠缠，为探索世界的量子本质提供了新视角。相关论文发表于最新一期《CMS 物理分析总结》杂志。量子纠缠是一种奇怪的量子现象：即使两个粒子相距甚远，
量子点源产生近乎完美纠缠光子对
加拿大滑铁卢大学量子计算研究所（IQC）科学家汇集了两项诺贝尔奖的研究概念，从量子点源有效地产生了近乎完美的纠缠光子对。发表在《通信物理》上的该项成果将推动量子通信领域的发展。 纠缠光子源示意图。嵌入半导体纳米线中的铟基量子点（左），以及如何从纳米线有效提取纠缠光子。 纠缠光子是在远距离也能
生物系统内创建出量子纠缠
据物理学家组织网5日报道，美国西北大学的科研团队近日首次创建出来自生物系统的量子纠缠。研究人员表示，最新研究将促使科学家更好地理解生物学，也为生物学工具通过量子力学获得新功能打开了大门。绿色荧光蛋白负责水母的生物发光 图片来源：美国西北大学 早在75年前，诺贝尔奖得主埃尔温·薛定谔就好奇，量子
量子物理与机器学习结合研究取得进展
生成模型(Generative Model)是机器学习领域的重要课题和研究前沿，也被认为是通往人工智能的必由之路。历史上，物理学为生成型学习提供了很多新思路。比如，著名的玻尔兹曼机(Boltzmann Machine)就来自于统计物理中的伊辛模型及相关的反伊辛问题。最近，中国科学院物理研究所/北
“类比引力”大发现，超导量子芯片与霍金辐射及量子纠缠
黑洞是爱因斯坦广义相对论预言的一类特殊天体。20世纪70年代初霍金、贝肯斯坦等的研究表明黑洞具有热力学性质：黑洞具有正比于其视界面积的熵；黑洞会以热辐射的形式向外辐射粒子，其辐射温度正比于其表面引力；黑洞的质量、熵和温度等满足热力学第一定律。黑洞的热力学揭示了引力的量子效应。因而普遍认为，黑洞是
量子纠缠或让“绝热量子计算机”有了实现途径
相对经典计算机而言，基于量子力学的量子计算机，越来越成为科学家关注的热点。如何通过量子计算实现量子霸权，也成为理论研究者建模的重点对象。近日，国际物理学期刊《物理学评论快报》上，发表的一篇名为《量子可积条件下的量子退火和热化》的论文，提出一种引入了量子纠缠机制、严格可解的绝热量子计算模型。该模型
我国科研团队提取出近乎完美的量子纠缠
4月19日，记者从华中科技大学获悉，该校物理学院引力中心李霖教授课题组的一项最新研究成果，日前在《自然·光子学》杂志在线发表。该研究在国际上首次实现了基于里德堡原子的光量子纠缠过滤器，可用于保护量子纠缠态，并确定性地滤除噪声光子态。课题组利用该过滤器，从极低保真度的输入态中提取出近乎完美的量子
奥地利科学家创下量子纠缠新纪录
据美国每日科学网站近日报道，奥地利科学家最近在量子纠缠系统领域创下新记录：成功实现了20量子比特系统内受控的多粒子纠缠。研究人员在3个、4个和5个量子比特的所有邻组间检测到了真正的多粒子纠缠。新进展有望应用于量子模拟或量子信息处理等领域。 包括通用量子计算机在内的量子系统需要大量量子比特，
中国科学家实现18个量子比特纠缠
多量子比特的操纵和纠缠是量子计算研究的核心指标。记者从中国科学技术大学获悉，近期该校教授潘建伟及其同事陆朝阳、刘乃乐、汪喜林等通过调控六个光子的偏振、路径和轨道角动量三个自由度，在国际上首次实现18个光量子比特的纠缠，刷新了所有物理体系中最大纠缠态制备的世界纪录。《物理评论快报》日前发表了该成
真实空间测量首次检测到量子纠缠波
据发表在最新一期《物理评论快报》上的论文，芬兰阿尔托大学用有机分子设计了一种迄今最小的量子磁体，首次展示了真实空间测量中的色散三重子激发。这种量子磁体为探索复杂的量子多体现象提供了一个强大的平台。量子材料是由微观水平上的电子之间的相互作用决定的。这些电子关联导致了不寻常的现象，如高温超导或复杂的磁态
真实空间测量首次检测到量子纠缠波
据发表在最新一期《物理评论快报》上的论文，芬兰阿尔托大学用有机分子设计了一种迄今最小的量子磁体，首次展示了真实空间测量中的色散三重子激发。这种量子磁体为探索复杂的量子多体现象提供了一个强大的平台。 量子材料是由微观水平上的电子之间的相互作用决定的。这些电子关联导致了不寻常的现象，如高温超导或复
新型谐振器能高效生成纠缠量子对
安全通信网络奠定基础 硅基微谐振器（左，扫描电子显微图像）为21GHz频率间隔纠缠光子对提供参数宽带源，以实现频率编码的大规模量子网络。图片来源：《先进光子学》杂志科技日报北京7月16日电 （记者张佳欣）据《先进光子学》杂志上发表的一项新研究，来自法国纳米科学和纳米技术中心、巴黎电信公司和意法半导
我国科研团队提取出近乎完美的量子纠缠
4月19日，记者从华中科技大学获悉，该校物理学院引力中心李霖教授课题组的一项最新研究成果，日前在《自然·光子学》杂志在线发表。该研究在国际上首次实现了基于里德堡原子的光量子纠缠过滤器，可用于保护量子纠缠态，并确定性地滤除噪声光子态。课题组利用该过滤器，从极低保真度的输入态中提取出近乎完美的量子
“魔法波长光镊”实现分子长时量子纠缠
英国杜伦大学研究人员首次利用精确控制的光学陷阱，即“魔法波长光镊”，创造了一个高度稳定的环境，成功实现了分子间的长时间量子纠缠，为研究量子计算、传感和基础物理学开辟了新途径。这一突破是量子科学领域一系列进展中的最新成果，标志着在利用分子开发复杂量子技术方面的重大进步。量子纠缠示意图。图片来源：NAS
研究人员利用纠缠测量实现量子定向
中国科学院院士、中国科学技术大学教授郭光灿团队在量子定向研究中取得新进展。该团队李传锋、项国勇研究组与复旦大学朱黄俊和北京理工大学尚江伟合作，基于量子纠缠测量技术实验实现了高效的量子定向。该研究成果于2月13日在线发表在国际期刊《物理评论快报》上。 量子定向任务是指发送者Alice利用量子资源
新型谐振器能高效生成纠缠量子对
据《先进光子学》杂志上发表的一项新研究，来自法国纳米科学和纳米技术中心、巴黎电信公司和意法半导体公司的研究人员，开发出一种面积小于0.05平方毫米的硅基微谐振器。该谐振器能产生70多个不同的频率通道，且通道间隔为21GHz。研究人员表示，这是集成光子学领域取得的重要进展，不仅有望推动量子计算的发展，
潘建伟：在与量子“纠缠”中展示神奇
潘建伟，现任中国科学技术大学教授、博士生导师，中科院“百人计划”、教育部长江学者、“千人计划”入选者。2003年被奥地利科学院授予青年物理学家最高奖Erich Schmid奖。 2008年，中国科学技术大学教授潘建伟与同事一起，利用先进的冷原子量子存储技术，在世界上首次实现了
科学家首次用相机拍下量子纠缠图像
据物理学家组织网8月9日(北京时间)报道，英国格拉斯哥大学、赫瑞-瓦特大学以及加拿大渥太华大学的研究人员携手合作，首次利用照相机拍摄到量子纠缠的图像。量子加密通信、量子计算等技术的发展都需要依靠量子纠缠的物理特性，最新研究成果朝着开发这类应用迈进了一步。相关论文发表在《自然·通讯》杂志
印娟：与量子“纠缠”的女科学家
2016年8月18日凌晨，青海小城德令哈观测站，小雨初歇。 印娟透过望远镜，在重重叠叠的云缝里捕捉到一点亮光。那正是我国自主研制的世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”。“当时‘墨子号’离开地面将近48小时了，我们第一时间就将地面的信标光覆盖到它，为它点亮灯塔，打通建立天地链路的第一步。”在2
量子计算机解开“绳结”数学难题
量子计算机在解决拓扑学难题上展现出巨大潜力。据英国《自然》网站日前报道，总部位于英国剑桥的Quantinuum公司研究人员在arXiv网站发布预印本论文称，他们可利用量子计算机H2-2根据拓扑特性区分不同类型的绳结，且速度可能超越经典计算机。 研究团队利用量子算法计算绳结的“琼斯不变量”（描述
中科大实数量子力学检验实验入选国际物理学十大进展
物理学家使用数学来描述自然规律。复数中虚数的基本单位i，对应于英文“想象的”。在经典物理学中，人们只用实数就可以写出所有定律，而复数仅仅作为一个方便的计算工具被主观引入。随着量子力学诞生，量子力学是否必须使用复数描述，以及这个“想象的”i是不是客观实在，是一直存在着争议的、长期的基础性问题。1926
中科大刷新量子纠缠态制备世界纪录
记者从中国科技大学获悉，该校合肥微尺度物质科学国家实验室量子物理与量子信息研究部最近通过实验，成功制备出超纠缠光子薛定谔猫态，纠缠量子比特数目最高达到十个，再次刷新了纠缠态制备的世界纪录。此前的最大光子薛定谔猫态是六个光量子比特的纠缠态，也是这个研究部创造的。同时，该工作还演示了薛定谔
中国科大实现高维量子纠缠态的最优检测
近日，中国科学院院士、中国科学技术大学教授郭光灿团队在高维量子通信研究中取得重要进展。该团队李传锋、柳必恒研究组与电子科技大学教授王子竹，以及奥地利科学院博士高小钦与教授Miguel Navascués等合作，首次实现了高维量子纠缠态的最优检测。 量子纠缠是量子信息过程的核心资源，如何在实验上
11公里远距离量子纠缠纯化首次实现
中国科学技术大学郭光灿院士团队李传锋、柳必恒研究组与南京邮电大学盛宇波等人合作，利用高品质的超纠缠源，首次实现11公里远距离量子纠缠纯化，纯化效率比此前国际最好水平提升6000多倍。该成果日前发表于《物理评论快报》。 量子中继是在噪声信道中实现长距离量子通信的重要途径，而量子纠缠纯化是量子中继
高保真度32维量子纠缠态首次实现
记者从中国科技大学获悉，该校郭光灿院士团队在高维量子通信研究中取得重要进展，该团队李传锋、柳必恒研究组与奥地利马库斯·胡贝教授研究组合作，首次实现了高保真度32维量子纠缠态。本成果为进一步实现各种高维量子信息过程和研究高维系统的量子物理基本问题打下重要基础。 据悉，该成果8月28日发表在国际
中国科大实现高维量子纠缠态的最优检测
近日，中国科学院院士、中国科学技术大学教授郭光灿团队在高维量子通信研究中取得重要进展。该团队李传锋、柳必恒研究组与电子科技大学教授王子竹，以及奥地利科学院博士高小钦与教授Miguel Navascués等合作，首次实现了高维量子纠缠态的最优检测。 量子纠缠是量子信息过程的核心资源，如何在实验上制备
科学家直接观测到重费米子量子纠缠
日本大阪大学和广岛大学科学家合作，首次在铈铑锡（CeRhSn）材料中直接观测到受普朗克时间（量子力学最小时间单位）调控的重费米子量子纠缠现象。这项发表于《自然》合作期刊《npj量子材料》的研究，为开发基于固态材料的新型量子计算机开辟了新途径。重费米子是固体中传导电子与局域磁性电子强相互作用形成的“增
新方法促光子进行多维度量子纠缠
美国加州大学洛杉矶分校的电气工程师发现了使光子发生多维度纠缠的新方法，这一方法可以使光子的数据传送量实现数倍提升。相关研究发表在最新一期《自然·光子学》期刊上。 爱因斯坦曾把量子纠缠描述为“幽灵般的超距作用”，因为这一现象看起来十分不可思议：在纠缠态中，即使两者距离很远，一个粒子发生了什么，另
全球首例量子纠缠涡旋光发射芯片研发成功
北京大学王剑威和龚旗煌团队与浙江大学戴道锌等研究人员合作，成功实现了基于集成光量子芯片的涡旋光量子纠缠源，研发出全球首例量子纠缠涡旋光发射芯片，为高维量子通信、量子精密测量、片上离子与原子操控等领域开辟了新的应用途径。相关研究成果日前以《集成涡旋光量子纠缠源》为题发表于国际学术期刊《自然·光子学