科学家们拥有完全状态的量子液体

一组物理学家通过观察量子系统的波动如何随时间传播，阐明了量子系统的某些特性。该研究提供了对量子计算基础的复杂现象的复杂理解——一种可以比传统计算更有效地执行某些计算的方法。

“在量子计算时代，对我们正在构建的系统进行精确表征至关重要，”纽约大学物理系助理教授、该论文的作者 Dries Sels 解释说，该论文发表在《自然物理学》杂志上. “这项工作重建了量子液体的完整状态，符合量子场论的预测——类似于那些描述我们宇宙中基本粒子的理论。”

Sels 补充说，这一突破为技术进步提供了希望。

“量子计算依赖于在不同子系统之间产生纠缠的能力，而这正是我们可以用我们的方法探索的，”他指出。“进行这种精确表征的能力还可以带来更好的量子传感器——量子技术的另一个应用领域。”

该研究团队包括来自维也纳科技大学、苏黎世联邦理工学院、柏林自由大学和马克斯-普朗克量子光学研究所的科学家，他们对量子系统进行了层析成像——重建特定的量子态，目的是寻求理论的实验证据。

所研究的量子系统由被困在原子芯片上的超冷原子组成——运动缓慢的原子由于其接近零的温度而使运动更容易分析。

在他们的工作中，科学家们创造了这个量子系统的两个“副本”——雪茄形状的原子云，它们随着时间的推移而演变而不相互影响。在此过程的不同阶段，该团队进行了一系列实验，揭示了两个副本的相关性。

“通过构建这些相关性的完整历史，我们可以推断出系统的初始量子态是什么并提取其属性，”Sels 解释说。“最初，我们有一个非常强耦合的量子液体，我们将其分成两部分，使其演化为两种独立的液体，然后我们将其重新组合以揭示液体中的涟漪。

“这就像在向池塘里扔了一块石头后观察池塘里的涟漪，并推断出石头的特性，比如它的大小、形状和重量。”

可以从 Google 云端硬盘访问描述此过程的图片和视频以及字幕和致谢名单。