Science刊文：将量子纠缠转化为实用“传感器”！

近日，发表在Science上的一篇论文显示，科学家成功利用相距遥远的纠缠原子云团，实现了对电磁场等物理量前所未有的精度测量。这一成果不仅证实了量子纠缠在远距离精密测量中的巨大潜力，更为下一代原子钟、重力传感器等尖端仪器的发展开辟了全新路径。

量子纠缠是量子物理中最奇特的现象之一，曾被爱因斯坦称为“幽灵般的超距作用”。当微观粒子发生纠缠后，无论相隔多远，对其一方的测量都会瞬间影响另一方的状态，形成强烈的统计关联。这种效应构成了2022年诺贝尔物理学奖的核心基础，也是量子技术应用的重要基石。

巴塞尔大学的Philipp Treutlein教授团队与巴黎实验室的Alice Sinatra教授团队，首次将空间分离的纠缠原子云团用于实际测量，实现了“幽灵连接”向实用传感器的关键转化。
研究过程中，科学家们首先将一组极冷原子的自旋——可视为微小的量子指南针——在单一云团内进行纠缠。随后，他们将此云团分割成三个空间上独立的部分，而量子纠缠的关联依然在这些分离的云团间保持。利用这种远距离纠缠状态，团队仅用少量测量，就以远超经典方法的精度，成功绘制出电磁场在空间中的分布图。这不仅显著降低了由量子效应引起的测量不确定性，还能有效抵消共同影响所有原子的环境噪声。

此项技术能同时以超高精度测量多个空间位置的物理参数，特别适用于研究如电磁场、重力场等在空间中变化的现象。此前从未有人使用空间分离的纠缠原子云团进行此类量子测量，相关理论框架也尚不明确，而他们的工作填补了这一空白。
业界专家表示，这项研究标志着量子计量学从原理验证迈向实际应用的关键一步，证明远距离量子纠缠不仅能揭示自然深层的奥秘，更能化为人类探测世界、革新技术的强大工具。
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