藝術家的印象,一個量子對的頂部夸克。(圖片:歐洲核研究組織)

量子糾纏是量子物理學的一個迷人的特征--非常小的理論。如果兩個粒子是量子糾纏在一起的,那么一個粒子的狀態(tài)與另一個粒子的狀態(tài)是聯(lián)系在一起的,無論粒子之間的距離有多遠。這種在經(jīng)典物理學中沒有類似現(xiàn)象的思維扭曲現(xiàn)象已經(jīng)在各種系統(tǒng)中觀察到,并發(fā)現(xiàn)了一些重要的應用,如量子密碼學和量子計算。在2022年, 諾貝爾物理學獎 被授予阿蘭方面,約翰F。克拉塞和安東齊林格關于糾纏光子的開創(chuàng)性實驗。這些實驗證實了對糾纏表現(xiàn)的預測 由已故歐洲核研究中心理論家約翰·貝爾創(chuàng)作 開創(chuàng)了量子信息科學。

粒子對撞機的高能量,如 大型強子對撞機 (LHC). In an 文章 今天發(fā)表于 自然界 …… 地圖集 協(xié)作報告了它是如何首次成功地觀測到了大型強子對撞機(LHC)上的量子糾纏,即所謂的頂夸克和迄今為止最高能量之間的基本粒子之間的糾纏。第一次報告是 2023年9月nt 從那以后 兩個的 意見 由 通信管理系統(tǒng) 協(xié)作,這一結果為量子物理學的復雜世界開辟了新的視角.

"雖然粒子物理學深深植根于量子力學,但對新粒子系統(tǒng)中的量子糾纏和比以前高得多的能量的觀察卻是引人注目的,"阿特拉斯的發(fā)言人安德烈亞斯·霍克說。"它為對這一令人著迷的現(xiàn)象進行新的調查鋪平了道路,隨著我們的數(shù)據(jù)樣本的不斷增長,它為豐富的探索活動打開了大門。"

為了觀察頂夸克之間的糾纏,阿特拉斯系統(tǒng)和移相系統(tǒng)協(xié)作從2015年至2018年期間在大型強子對撞機第二次運行期間以13太電子伏特能量發(fā)生的質子-質子碰撞的數(shù)據(jù)中挑選出對頂夸克。特別是,他們尋找兩個夸克同時產生,相對于彼此的低粒子動量的對。這就是兩夸克的旋轉被強烈糾纏的地方。

從兩個夸克的電荷衰變產物所發(fā)出的方向之間的角度可以推斷出旋轉糾纏的存在和程度。通過測量這些角分離和修正可能改變測量值的實驗效應,阿特拉斯系統(tǒng)和中央氣象系統(tǒng)小組分別觀測到具有統(tǒng)計意義的頂部夸克之間的旋轉糾纏,其幅度大于 五項標準偏差 .

在它的 第二次研究 ,cms的合作也尋找對頂部夸克,在其中兩個夸克同時生產,相對于彼此的高動量。在這個領域中,對于大部分的頂夸克對,兩個頂夸克衰變的相對位置和時間預測是這樣的,即不包括粒子以不超過光速的速度流動的經(jīng)典信息交換,而在這種情況下,cms也觀察到頂夸克之間的旋轉糾纏。