實驗室中可能出現一種方法,用以檢驗重力能否在量子層面上使大質量物體產生糾纏。一篇預印本論文的作者於5年2026月提出了一種方案,其中一顆懸浮的微米級粒子與一組超高精度核鐘相互作用。若糾纏得以產生,這將表明主動重力質量具有量子性質,而不僅僅是質量在空間上的相干性。
研究人員熱爾曼·托巴爾、馬庫斯·阿斯佩爾邁爾和瑪格達萊娜·齊希描述了一套實驗裝置,其中粒子被束縛在光學陷阱中,旁邊放置一列具有核躍遷的原子鐘。粒子的重力場應當依賴於這些鐘的位置而以不同方式影響它們的走時。集體相互作用會放大該效應,使其在實驗室條件下可被測量。該方案依賴於相對論修正:鐘的內部自由度能量對主動重力質量有所貢獻。
固定質量之間的普通牛頓重力無法產生這種糾纏。這裡恰恰需要對重力的量子描述,其中主動質量本身成為量子量。試想,陣列中的每個鐘並非各自獨立地滴答作響,而是作為一個統一系統的一部分,重力在其中「混合」它們的狀態,就像磁場在鐵磁體中排列電子自旋那樣。
觀測到該效應將成為主動重力質量具有量子性質的首個直接證據。迄今為止,實驗僅檢驗了物質波干涉儀中的空間相干性。新方案超越了這些檢驗,觸及重力如何參與量子力學這一根本問題。
根據 arXiv 上的預印本,實現該方案將需要超穩定的核鐘和對懸浮的精確控制。若該效應得到證實,這將為在實驗室中研究量子重力開闢道路,而無需巨大的加速器或太空飛行器。目前,這項工作仍是一個理論提案,尚待實驗檢驗。
這為檢驗重力在主動質量層面上是否真正是一種量子力打開了大門。

