中國(guó)科學(xué)院20日發(fā)布消息說(shuō)，中科院院士、中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授潘建偉及其同事彭承志、范靖云等與美國(guó)加州理工學(xué)院、澳大利亞昆士蘭大學(xué)等單位科研工作人員合作，利用中國(guó)“墨子號(hào)”量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星對(duì)一類預(yù)言引力場(chǎng)導(dǎo)致量子退相干的理論模型進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)。北京時(shí)間當(dāng)天凌晨，這一重要研究成果獲國(guó)際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》雜志在線發(fā)表。

     這是國(guó)際上首次利用量子衛(wèi)星在地球引力場(chǎng)中對(duì)嘗試結(jié)合量子力學(xué)與廣義相對(duì)論的理論進(jìn)行實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)，將極大推動(dòng)相關(guān)物理學(xué)基礎(chǔ)理論和實(shí)驗(yàn)研究。潘建偉表示，“墨子號(hào)”的先進(jìn)技術(shù)，促成了人類歷史上第一次成功地利用量子光學(xué)實(shí)驗(yàn)方式完成量子理論和引力之間的基礎(chǔ)理論驗(yàn)證。

     量子力學(xué)和廣義相對(duì)論是現(xiàn)代物理學(xué)的兩大支柱。然而，任何試圖將量子力學(xué)和廣義相對(duì)論進(jìn)行融合的理論工作都遇到極大困難。在目前已知的四種基本相互作用中，電磁、弱相互作用和強(qiáng)相互作用都已量子化，而且已經(jīng)統(tǒng)一。唯有關(guān)于引力作用的量子化問(wèn)題一直懸而未決，解決這一問(wèn)題將有助于建立關(guān)于四種基本相互作用的大統(tǒng)一理論。目前關(guān)于如何融合量子力學(xué)和引力理論的討論，模型眾多，但都缺乏實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)。一個(gè)主要的原因是由于這些理論模型的預(yù)言都需要目前難以達(dá)到的極端實(shí)驗(yàn)條件下檢驗(yàn)。

近年來(lái)，理論物理學(xué)家探討了一些在目前實(shí)際條件下可能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的新機(jī)制，澳大利亞物理學(xué)家拉夫(Ralph)提出一個(gè)“事件形式”理論模型，探討了引力可能導(dǎo)致的量子退相干效應(yīng)，并提出一個(gè)現(xiàn)實(shí)可行的試驗(yàn)方案。

量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星正是檢驗(yàn)這一理論的理想平臺(tái)，得益于潘建偉團(tuán)隊(duì)通過(guò)“墨子號(hào)”量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星的前期實(shí)驗(yàn)工作和技術(shù)積累，這次中外科學(xué)家合作，于國(guó)際上率先在太空開(kāi)展引力誘導(dǎo)量子糾纏退相干實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)，對(duì)穿越地球引力場(chǎng)的量子糾纏光子退相干情況展開(kāi)測(cè)試。

     最終，研究人員在本次實(shí)驗(yàn)中利用衛(wèi)星產(chǎn)生并測(cè)量了兩個(gè)糾纏粒子，并通過(guò)一系列精巧的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和理論分析，令人信服地排除了“事件形式”理論所預(yù)言的引力導(dǎo)致糾纏退相干現(xiàn)象；在實(shí)驗(yàn)觀測(cè)結(jié)果基礎(chǔ)上，該工作對(duì)之前的理論模型進(jìn)行了修正和完善。修正后的理論表明，在“墨子號(hào)”現(xiàn)有500公里軌道高度下，糾纏退相干現(xiàn)象將表現(xiàn)得比較微弱。為進(jìn)一步進(jìn)行確定性的驗(yàn)證，未來(lái)還需要在更高軌道的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)開(kāi)展研究。

來(lái)源：中國(guó)科大新聞