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量子纠缠是原子的一种状态，指的是两个或多个粒子以“叠加”形式存在，仅用数学原理是无法解释的。纠缠态的惊人之处在于，如果一个粒子被检测并且其个性随之分解，则其对应粒子将立即受到影响，即使它们位于宇宙的相反两侧。
量子纠缠成为衡量量子计算能力的重要元素，其研究对于即将到来的计算革命至关重要。
研究纠缠态的困难在于，纠缠态过于脆弱，与另一个系统的任何接触都可以影响纠缠态，从而消除纠缠态。研究人员必须竭尽全力保持量子系统的隔离，同时保持低温运行。
世界上很多研究者都试图在安全距离内研究原子，但来自巴塞罗那光子科学研究所（ICFO）的研究人员一直致力于更近距离地观察原子。该团队将15万亿个原子聚集在一起，并在极端高温下将它们置于纠缠状态，剥夺了它们的个性。
他们将一组原子加热到450开尔文，比量子技术中使用的大多数原子要热数百万倍。除此之外，该团队还没有隔离原子，而是允许它们彼此碰撞，每隔几微秒就会发生一次碰撞。每次碰撞都会导致原子的电子以随机方向旋转。
相互缠结的原子团的艺术插图，以黄色和蓝色线条表示
这些碰撞如何影响这些原子在“热混沌气体云”（研究团队将其定义为“热混沌气体云”）中的磁化强度呢？
对此，研究人员用激光对它们进行了监测，并以此进一步考虑由旋转电子引起的磁化、碰撞的影响，以及监测气体中的任何纠缠。
他们发现了许多纠缠的粒子，比以前观察到的要多100倍。他们还发现这些纠缠是非局域的，它涉及的原子从未相互接触甚至彼此远离。这说明在这种热混沌的气体中，在任何两个纠缠的原子之间，都有成千上万的其他原子，其中许多原子还与其他原子纠缠在一起。
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首席研究人员贾孔解释道：“如果停止测量，量子纠缠将持续约1毫秒，这意味着每秒钟将有一批新的15万亿个原子纠缠1000次。你一定以为1ms对于原子来说是很长的时间，足以发生约五十次随机碰撞。这清楚地表明，这些随机事件不会破坏量子纠缠。这是这项研究最惊人的发现。”
对这种热混沌纠缠态的观测为超灵敏磁场探测铺平了道路。例如，在脑磁成像中，新一代的传感器使用同样的高温、高密度的原子气体来检测大脑活动产生的磁场。结果表明，缠结可以提高该技术的灵敏度，能够应用于基础脑科学和神经外科。
这项研究的潜力还不止于此。
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摩根·米切尔教授说：“这一结果与每个人对纠缠的设想完全不同。这种巨大的纠缠态或许能提高传感器的性能，在大脑成像、自动驾驶汽车和暗物质搜索等应用领域有更好的表现。”
一次反传统的研究，却有如此惊人的成果，科学多么奇妙！
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编译组：高荣蔚、孔祺琪
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