微型冰箱研究为量子纠缠于大型物体铺平了道路

　　交感冷却方案和数值模拟。（a）光学结合耦合两个微球的质心运动（描述为粒子之间的弹簧）。当反馈冷却施加到左粒子上时，右粒子被交感神经冷却。（b），（c）模拟质心温度的时间演化 T1（实线）和 T2反馈冷却和交感神经冷却颗粒的（虚线）分别与气体压力的关系（b）ξ/κ=0.01ξ/κ=0.01和（c）ξ/κ=0.1ξ/κ=0.1。（d） 模拟稳态温度T1（蓝色）和 T2（红色）作为气体压力的函数，具有不同的结合强度。图片来源： Optica  （2022）.DOI： 10.1364/OPTICA.466337
　　包括圣安德鲁斯大学（University of St Andrews）科学家在内的一组国际研究人员创造了一种血细胞大小的微型冰箱，用于冷却相邻物体，这可能在量子技术中具有重大应用。
　　这项研究发表在《 Optica 》杂志上，可以帮助解决物理学中长期存在的悬而未决的问题——为什么控制原子和分子行为的神秘量子效应在日常规模上都看不到。
　　量子力学描述了极小物体在非常低的温度下的行为。量子力学的显著影响之一是量子纠缠。
　　爱因斯坦称之为＂远处的幽灵行动＂，这种效应耦合了分离物体的命运：对一个物体进行测量会立即告诉你对另一个物体进行相同测量的结果，即使它离得特别远。这是当前实现量子计算机和基于量子的加密的驱动力的背后。
　　要看到两个物体之间的纠缠，它们首先需要在量子状态下。这意味着它们需要非常冷 - 物体越大，它必须越冷。出于这个原因，纠缠只在非常小和寒冷的物体上得到证明，例如小的原子或分子云。日常物品的纠缠仍然在科幻小说的领域。
　　然而，在实现这一目标的重要一步中，来自苏格兰，澳大利亚，美国和捷克共和国的国际研究小组现在已经开发出一种方法，允许两个或多个玻璃珠，每个玻璃珠的大小为红细胞，冷却到比外层空间深处更冷的温度。
　　对于这种尺寸的物体，它们的运动速度与它们的温度有关，因此减慢物体的速度可以有效地冷却它。该团队使用激光冷却其中一个珠子，然后将其用作另一个珠子的冰箱。他们通过使用珠子之间的光散射来耦合它们的运动来实现这一点。将激光冷却冰箱的温度降低到将其他珠子冷却到绝对零度以下一度 - 这是宇宙中可以达到的最冷温度，比温暖的一天低近300度。
　　该大学物理与天文学学院的研究员，该研究的第一作者Yoshihiko Arita博士说：＂这个实验展示了一条新的路径，通过这条路径，我们可以冷却两个或多个物体。令人兴奋的是，这种方法与该领域的许多当前实验兼容，它提供了一条潜在的途径，可以在我们用肉眼看到的边缘看到物体的纠缠。
　　来自物理与天文学学院和阿德莱德大学的Kishan Dholakia教授监督这项研究，他说：＂悬浮粒子准备为地面对基本力和量子物理学的感知提供范式转变。它们甚至可能导致引力波的桌面传感器。这项工作将激励研究人员在这个新兴领域探索多种粒子的优点，以进行一系列研究。
　　更多信息： Y. Arita等人，真空中悬浮微球的全光学亚开尔文交感冷却， Optica （2022）。DOI： 10.1364/OPTICA.466337
　　期刊信息：  光学