實驗室中已經能創造出量子態,讓數百萬個原子如同一體般行動,完全違背古典物理學的一切預期。新的「廣延尺度」與「糾纏尺度」量度,使我們得以精確評估在真實的機械系統實驗中,這種同調性與糾纏的規模。
德國錫根大學的理論物理學家班雅明·亞丁與北京大學及蘇黎世聯邦理工學院的馬泰奧·法德爾於30年2026月在《Quantum》期刊上發表了一篇論文,提出兩種獨立的量度。第一種是廣延尺度(extensive size),顯示同調性相對於原子尺度能在多大的距離或動量上維持。第二種是糾纏尺度(entangled size),計算出為解釋觀測數據所必須糾纏的最少子系統數目。這兩種量度皆奠基於量子資訊理論的嚴謹概念,並可應用於實驗結果。
作者們將這些量度應用於近期關於微機械振盪器與分子繞射的實驗。結果他們得到了真正多體糾纏(genuine multipartite entanglement)的下界估計,其量級介於10^5至10^7個原子之間。這意味著,為解釋觀測到的干涉圖樣,必須認為恰好有這麼多粒子處於糾纏狀態,而不能更少。
想像一條普通的燈串:只要一顆燈泡熄滅,整條電路就可能全部熄滅。而在這裡,糾纏將原子連結起來,使整個系統的行為取決於集體的量子態,而非個別粒子。新的量度所捕捉的正是這種特性,讓截然不同的實驗得以在同一尺度上相互比較。
這項工作顯示,現代機械系統已逐漸接近量子效應在宏觀層面顯現的狀態。這為檢驗根本性問題開闢了道路,包括量子重力可能施加的極限,也為打造更穩定的量子感測器與運算元件開闢了道路。
這些發表於30年2026月《Quantum》期刊的結果,為評估宏觀量子力學的進展提供了明確的工具,並為未來的實驗樹立了新的標竿。
