量子力学带来了相当多令人不安的启示，从认为客观现实是一种幻觉的想法，到认识到物体可以同时处于两种状态（例如，死了和活着）的量子力学，已经带来了应有的份额。当小物体变大时，这种怪异的量子行为不会结束-只是我们的感觉和我们的仪器无法检测到它。现在，通过撞击两组小鼓，两个物理学家团队将可以观察量子效应的尺度带入了宏观领域。
这些发现证明了一种比以前所见的规模大得多的怪异量子效应，称为“纠缠”，并描述了一种使用这种效应的方法—当粒子即使彼此相距很远时仍保持相互连接—从而避免了令人讨厌的量子不确定性。 。据研究人员称，这些知识可用于探测量子引力，并设计具有远远超出传统设备的计算能力的量子计算机。
物理学家长期以来一直在想，怪异的量子现象在什么规模下将进入我们更加熟悉和可预测的宏观世界，这主要是因为没有硬性规定可以说这种现象应该发生-随着事物规模的扩大，它们变得越来越难以观察。
或者至少他们曾经如此。由两个不同的研究人员团队进行的新实验，从观察单个原子之间的量子纠缠跃进了观察每个大约1万亿个原子的微米级铝膜（或“鼓”）之间的纠缠。
纠缠最简单地描述了这样一个思想，即两个粒子可以具有固有的连接，无论它们相距多远，它们都将持续存在。粒子之间以醚方式耦合：测量一个粒子的某些信息，例如粒子的位置，还可以收集有关其缠结伙伴位置的信息；对一个粒子进行更改，您的动作会将相应的更改传送给另一粒子，所有这些动作的速度都快于光速。
第一个实验的科学家在科罗拉多州博尔德市的美国国家标准技术研究院（NIST）进行了实验，将每个约10微米长的微型鼓放在晶体芯片上，然后将它们过冷至接近绝对零。随着转鼓的冷却，大大减少了转鼓与系统外部物体相互作用的机会，从而使科学家能够将转鼓诱骗到纠缠的状态，并在受到规则的微波脉冲撞击时同步振动。
“如果你分析的位置和动量数据两个鼓独立，它们各只是看起来很热，”合着者约翰Teufel，在NIST的物理学家，在一份声明中说，指的是事实，粒子振动越多，他们得到了热。“但是一起观察它们，我们可以看到，一个鼓的随机运动与另一个鼓高度相关，而这只有通过量子纠缠才有可能。”
研究人员测量了鼓的纠缠程度，方法是观察鼓的上下摆动大约一个质子的高度时，它们的振幅（与静止位置之间的最大距离）的匹配程度如何。研究人员发现，鼓以高度同步的方式振动-当一个鼓的振幅高，另一个鼓的振幅低，并且它们的速度恰好相反。
Teufal表示：“如果它们之间没有相关性，而且都非常冷，则只能在不确定的半个运动量子的范围内猜测另一个磁鼓的平均位置。”就像鼓会振动一样。“当它们纠缠在一起时，我们可以做得更好，而且不确定性也较小。缠结是唯一可行的方法。” 两个大型振动鼓似乎是两个单独的对象，但它们通过怪异的量子缠结连接在一起。
NIST的研究人员希望使用他们的磁鼓系统在量子网络中构建节点或网络端点，同时使它们适应需要前所未有的精度水平的问题，例如在最小规模作用下检测重力。
由芬兰阿尔托大学的MikaSillanpää领导的第二组研究人员着手使用自己的量子鼓系统来规避量子物理学最严格的规则之一-海森堡不确定性原理。
该原理由德国物理学家Werner Heisenberg于1927年首次提出，它为测量颗粒的某些物理性质时获得的绝对精度设置了硬性限制。它体现了这样一种观点，即在最小，最基本的层次上，宇宙是一个模糊且不可预测的野兽，从不让有关其的完整信息被人们所知道。
例如，您无法同时绝对精确地知道粒子的位置和动量。是否想确切知道电子在哪里？您可以反复进行测量以建立一定的确定性。但是您做得越多，与它的互动就越多，从而改变了它的动力。反之亦然。量子世界中的确定性是一个折衷—在一个领域中，对象以概率云的形式存在的可能性越来越大，对它们的一种性质的把握越多，对另一种性质的把握就越少。
但是第二组研究人员找到了解决此问题的方法。通过像小军鼓一样连续用光子或轻粒子撞击量子鼓，研究人员能够将其鼓调到纠缠状态。然后，研究人员没有测量每个鼓的位置和动量，而是将纠缠的鼓当作单个组合鼓对待，并在不影响其速度的情况下测量了假想鼓的位置。
芬兰阿尔托大学博士后研究员Laure Mercier de Lepinay在一份声明中说： “如果将两个感光鼓视为一个量子力学实体，则消除了感光鼓运动的量子不确定性。”
这为在最小的秤上进行测量而又不丢失任何信息开辟了一个全新的可能性范围，并且考虑到采用连续的测量方式，他们的新型量子传感器可以监测不断发展的微型系统。研究人员希望他们的纠缠的鼓能够足够灵敏，以测量引力波和暗物质在空间中产生的微小变形，以及被用来链接量子网络，量子网络使用纠缠的物体就像鼓一样作为中继。
这两个实验也使我们面临着接近量子世界的现实，尽管表面上牵强的思想实验召唤了半死半活的猫，但它们却以比我们想象的更微妙的方式渗入我们自己的体内。
在第一和第二在科学杂志团队都发表了他们的研究结果5月7日。
