頂夸克間存在量子糾纏首獲證實

科技日報北京6月17日電 （記者劉霞）歐洲核子研究中心（CERN）緊湊繆子線圈（CMS）實驗合作組織報告稱，他們首次確認了已知最重的基本粒子頂夸克之間的量子糾纏，為探索世界的量子本質提供了新視角。相關論文發表于最新一期《CMS 物理分析總結》雜志。

量子糾纏是一種奇怪的量子現象：即使兩個粒子相距甚遠，它們也能緊密地相互關聯。當兩個粒子處于兩種或更多不同狀態的疊加態時，就會發生這種情況。測量一對糾纏粒子中一個粒子的性質，如位置、動量或自旋等，會立即影響另一個粒子的狀態。愛因斯坦曾將量子糾纏形象地描述為“幽靈般的超距作用”。量子糾纏現象已成為方興未艾的量子信息科學的基礎，有望在量子計算和密碼學等領域“大顯身手”。

科學家此前已經觀察到光子或電子等穩定粒子之間的量子糾纏。頂夸克是基本粒子之一，是粒子物理標準模型中最后一種被發現的夸克，也是已知最重的基本粒子，壽命極短。在最新研究中，美國羅切斯特大學物理學教授瑞金娜·德米娜領導的科研團隊首次發現，不穩定的頂夸克及其反物質反頂夸克之間的自旋糾纏，在長距離和高速運動狀態下持續存在。

研究團隊表示，每個頂夸克的“體重”跟一個金原子相當，只能在大型強子對撞機（LHC）等大型對撞機上產生，因此不太可能用于構建量子計算機。但他們的這項研究可以揭示頂夸克之間的量子糾纏能持續多久，是否會傳遞給其“下一代”（衰變產物），以及是什么最終打破了糾纏。

理論學家認為，在最初的快速暴脹階段后，宇宙處于糾纏狀態。德米娜及其同事的新發現可以幫助科學家進一步理解我們身處世界的量子連接因何喪失。