根据量子理论，即使是在宏观的结构中，大量的原子也可以被强量子关系纠缠在一起。尽管最近有实验做出了 2900 个原子的纠缠，但该理论仍缺乏实验支持。
就在上周，瑞士日内瓦大学（UNIGE）的科学家通过重新设计他们的数据处理方法，验证了 1600 万个原子被缠绕在一厘米的晶体中的情况。有关实验数据已被发表在自然通讯杂志（Nature Communications）上。
在量子物理中，理论上允许信号发射者立即探测到是否有第三方拦截发射出去的信号。该属性对数据保护来说意义非凡，特别是在加密行业，在目前提供的服务中，客户可以知晓他们的消息是否有被拦截。这些信号需用被称为“量子中继器”的特殊继电器来进行远距离传播（量子中继器是被冷却至低于绝对零度以上三度的富含稀土原子的晶体）。该晶体中的原子被很强的量子关系联系在一起，而当光子穿透晶体块时，该光子便会在数十亿个原子之间产生纠缠。
UNIGE 科学教授应用物理组的研究员 Florian Fröwis 说：“发生两个粒子的纠缠是相对容易的。比如分裂光子产生出的具有相同性质和行为的两个互相纠缠的光子。但由于需要收集和分析的大量数据是如此之大，所以我们不可能直接观察到数百万个原子之间的纠缠过程。”
图 | 揭示量子存储器内众多原子间纠缠关系的单个原子产生源的部分视图
因此，Fröwis 和他的同事们选择了一个间接路线，考虑目前可以进行哪些测量，其中又有哪些最符合实验目的。研究团队检查了晶体的再发射光（re-emitted light）的特征，并分析了其统计特性和两种主要情况的概率——光（由单个光子构成）在单一方向上被重新发射，而不是从晶体均匀辐射出来。
结果，团队成功地展现了 1600 万个原子发生纠缠的情况，而之前几次观测的上限都仅为几千原子发生纠缠。在对等的另一项研究中，加拿大卡尔加里大学（University of Calgary）的科学家也做出了大量原子群之间的纠缠情况。Nicolas Gisin 教授的应用物理研究小组成员 Mikael Afzelius 说：“我们并没有改写物理理论，实验中改变的是处理数据的方法。”
粒子纠缠是“量子革命”的先决条件，同时也会影响未来网络中流动数据量的大小以及量子计算机的效率和运行模式。事实上，所有的一切都取决于量子层面上两个粒子间的关系——这种关联要比传统物理学规律提出的简单相关性强得多。
虽然纠缠的概念对于行外人来说很难理解，但我们在这里可以用一双袜子来做类比。想象一下，如果物理学家总是穿着两只颜色不同的袜子，这意味着当你发现一个物理学家的一只脚上穿着红色袜子时，你也会立刻知道他另一只脚上的袜子是非红色的。这便是两只袜子间存在的一种相关性。而在量子物理中，更强更神秘的相关性便被称为纠缠。
现在，请想象出两名物理学家，他们之间相距很远。假如这两位物理学家每个人都有一个光子，而且这两个光子处于纠缠态，那么两名物理学家就将会观察到非局部量子相关性（这也是常规物理学所无法解释的一点）。他们会发现，光子的极化总是相反的（就像上面的例子中的袜子），而因为光子没有固有的极化，所以在测量每个光子之前测量的极化完全是随机的。这是一个非系统现象，会在两个相距很远的地方同时发生——这便是量子相关的谜题所在。
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