中国“墨子号”卫星太空实验尝试结合量子力学与广义相对论

时间:2019-10-08 来源: 国内新闻
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新华社北京9月20日电(记者徐海涛,董瑞峰)近日,来自中国科学技术大学,加州理工学院和澳大利亚昆士兰大学的科学家合作使用“墨子”量子科学实验卫星。实验测试了预测量子退相干引力场的实验模型。这也是世界上首次使用量子卫星在地球引力场中结合量子力学和广义相对论进行实验。北京时间9月20日,国际权威学术期刊《科学》发布了结果。

量子力学和广义相对论是现代物理学的两大支柱。在过去的100年中,国际科学界在尝试整合量子力学和广义相对论时遇到了巨大的困难。在目前已知的四个基本相互作用中,电磁,弱相互作用和强相互作用已被量化和统一,只有重力的量化尚待进行。目前,有许多关于如何整合量子力学和引力理论的模型,但是它们缺乏实验测试。

近年来,澳大利亚学者提出了一种“事件形式”的理论模型,该模型探讨了引力可能引起的量子退相干效应,并提出了一种现实可行的实验方案。该程序预测纠缠光子与地球引力场的相关性将可能丢失。

中国发射的世界上第一颗量子科学实验卫星“墨子”是检验该理论的理想平台。最近,中国科学技术大学的潘建伟教授及其同事彭承志和范景云与加州理工学院和澳大利亚昆士兰大学的科研人员合作,进行了重力感应量子纠缠相干测试。在太空。测试了通过地球引力场的量子纠缠光子退相干。

通过一系列巧妙的实验设计和理论分析,他们的实验令人信服地排除了“事件形式”理论所预测的引力,从而导致了纠缠和退相干。根据实验观察,这项工作是在对理论模型进行修订和完善之前进行的。修改后的理论表明,在现有的墨子500公里轨道高度下,纠缠和退相干现象将很弱。为了进一步确定这种确定性,将来有必要在更高轨道的实验平台上进行研究。

据报道,这是世界上首次使用地球引力场中的量子卫星对量子力学和广义相对论相结合的理论进行实验性测试,这将极大地促进量子力学的基础理论和实验研究。相关物理学。

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