一个物理学家团队首次利用大质量粒子的动量态(即与运动相关的态)而非内部态违反了贝尔不等式。实验中使用了动量纠缠的亚稳态氦原子对,并在物质波干涉仪中对其进行操控。结果 S = 2,52 ± 0,17 以三个标准差超过了经典极限 2。
这项工作由澳大利亚国立大学的研究人员完成:J. S. Atreja、S. Kannan、S. S. Hodgman 及其同事。他们通过超冷气体中的 s 波碰撞产生了处于亚稳态的氦-4原子对。然后,他们利用相干物质波干涉测量法(类似于光学干涉仪,但用于原子)分离这些原子对并操控其轨迹。
关键点在于:动量纠缠意味着测量一个原子的速度会立即确定第二个原子的速度,无论距离多远。这不仅仅是相关性,而是动量空间中的真正非局域性。想象两个球向相反方向飞散:如果一个球突然“选择”了一个方向,另一个球会立即调整,尽管它们之间没有信号传递。
该实验完成了量子原子光学多年来的目标——将贝尔测试从光子和自旋扩展到重粒子的外部自由度。此前,此类测试仅针对原子的内部状态或轻光子进行。现在,不等式恰恰在重物体的运动中被违反。
这为在引力场中研究量子非定域性开辟了道路。大质量粒子对引力的感受更强,因此下一步是检验引力如何影响动量纠缠。根据2026年9月2日发布在arXiv上的预印本,这项工作为未来在量子力学与广义相对论交叉领域的实验奠定了基础。
通过物质波干涉仪获得的结果表明,量子非定域性并不仅限于轻粒子的微观世界。大质量原子同样遵循这些奇特的规则,如今这一点已被直接证实。


