中國“墨子號”衛星太空實驗嘗試結合量子力學與廣義相對論

來源:新華社 2019-09-20 10:34 http://www.fafqdl.cn/

　　新華社北京9月20日電近期，中國科學技術大學、美國加州理工學院、澳大利亞昆士蘭大學等機構的科學家合作，利用我國“墨子號”量子科學實驗衛星對一類預言引力場導致量子退相干的理論模型進行了實驗檢驗。這也是國際上首次利用量子衛星，在地球引力場中對嘗試結合量子力學與廣義相對論理論進行實驗檢驗。北京時間9月20日，國際權威學術期刊《科學》發表了該成果。

　　量子力學和廣義相對論是現代物理學的兩大支柱。近百年來，國際科學界試圖融合量子力學和廣義相對論的工作遇到極大困難。在目前已知的四種基本相互作用中，電磁、弱相互作用和強相互作用都已量子化，而且已經統一，唯有關于引力作用的量子化問題一直懸而未決。目前關于如何融合量子力學和引力理論的討論，模型眾多，但都缺乏實驗檢驗。

　　近年來，有澳大利亞學者提出了一個“事件形式”理論模型，探討了引力可能導致的量子退相干效應，并提出一個現實可行的試驗方案。該方案預言，糾纏光子對在地球引力場中的傳播，其關聯性會概率性地損失。

　　我國發射的全球首顆量子科學實驗衛星“墨子號”正是檢驗這一理論的理想平臺。近期，中國科學技術大學潘建偉教授及其同事彭承志、范靖云等與美國加州理工學院、澳大利亞昆士蘭大學等單位的科研工作人員合作，在國際上率先在太空開展引力誘導量子糾纏退相干實驗檢驗，對穿越地球引力場的量子糾纏光子退相干情況展開測試。

　　通過一系列精巧的實驗設計和理論分析，他們的實驗令人信服地排除了“事件形式”理論所預言的引力導致糾纏退相干現象；在實驗觀測結果的基礎上，該工作對之前的理論模型進行了修正和完善。修正后的理論表明，在“墨子號”現有500公里軌道高度下，糾纏退相干現象將表現得比較微弱，為了進一步進行確定性的驗證，未來需要在更高軌道的實驗平臺開展研究。

　　據悉，這是國際上首次利用量子衛星在地球引力場中對嘗試結合量子力學與廣義相對論的理論進行實驗檢驗，將極大地推動相關物理學基礎理論和實驗研究。(記者徐海濤、董瑞豐)

原標題：中國“墨子號”衛星太空實驗嘗試結合量子力學與廣義相對論

責任編輯：鄭莉莉