室温下首次 玻璃微珠与光实现量子纠缠

量子纠缠向来娇气：物体越大，越容易被环境的「测量」摧毁纠缠。而现在，一条直径只有100纳米、却装着数千万个原子的玻璃微珠，被意大利佛罗伦萨大学团队成功与光场纠缠在了一起——而且是在室温下稳定实现的。这项成果发表在最新一期《科学》杂志上，首次把「悬浮物体与传播光场的持续纠缠」从接近绝对零度的极端条件中解放了出来。

实验的巧思在于「分工」。由弗朗切斯科·马林领导的团队用激光光镊把一枚二氧化硅微球悬浮在两面镜子构成的光学腔中，整个系统处在接近真空的环境里；由于单束激光既要冷却微球、又会破坏纠缠，他们把两台波长1064纳米、颜色略有差异的激光合成一把「双色光镊」——一束负责冷却、稳住微球的振动，另一束专门建立量子关联。微球来回振动时，其运动信息被不断「印」在逸出腔体的光上，团队通过长达数小时的测量，重建了两者之间的完整关联模式。

判定量子纠缠有一道数学门槛：可分离性参数低于1即意味着真纠缠。该实验测得0.918±0.029，明确越线。更关键的是，纠缠并不只存在于腔内——它延续到了离开镜子、在空间中传播的光场上。马林解释说：「这些关联并不局限在腔内，而是转移到了从中出射并可在空间传播的光上。这样一来，纳米球的运动这个局域量子系统，就与一个能把信息带到别处的光场联系在了一起。」

此前的光机械纠缠实验——2013年的微波驱动鼓膜、2018年的单光子纳米振荡器——都只能在超低温下产生短暂的脉冲式纠缠。而室温、持续、还能随光传播，意味着这类系统离实用近了一大步：纳米球的机械振动天然适合充当量子存储器，把光的量子信息存下来再取出；团队设想未来让多个悬浮微球通过共享光场彼此纠缠，搭建室温量子网络，甚至用它检验引力本身是否服从量子力学。正如团队成员昆汀·德普拉诺所说：「把一个静止的实体与一个在空间中飞行的光场连接起来，打开了各种可能性。」

编译自 Ars Technica，原标题："An experimental tour-de-force: Entanglement between glass bead and light"