重力是我们日常生活的一部分。尽管如此，引力仍然是个谜：直到今天，我们还不知道它的最终本质是几何的，如爱因斯坦所设想的，还是受量子力学定律的支配。
到目前为止，回答这个问题的所有实验建议都依赖于创造重的宏观质量之间纠缠的量子现象。但物体越重，它就越容易失去量子特征并变得“经典”，这使得使重质量表现得像量子粒子变得异常困难
在本周发表在《PhysicalReviewX》上的一项研究中，来自阿姆斯特丹和乌尔姆的研究人员提出了一项规避这些问题的实验。
经典还是量子?
成功地将量子力学和引力物理学结合起来是现代科学的主要挑战之一。一般来说，这一领域的进展受到以下事实的阻碍：我们还无法在量子效应和引力效应都相关的情况下进行实验。
在更基本的层面上，正如诺贝尔奖获得者罗杰·彭罗斯曾经说过的那样，我们甚至不知道引力和量子力学的结合理论是否需要“引力的量子化”或“量子力学的引力化”。
换句话说：引力从根本上来说是一种量子力，其性质是在尽可能小的尺度上确定的，还是一种“经典”力，大尺度的几何描述就足够了?或者还有什么不同吗?
为了回答这些问题，典型的量子纠缠现象似乎始终发挥着核心作用。阿姆斯特丹大学和QuSoft的数学物理学家卢多维科·拉米(LudovicoLami)表示：“核心问题最初由理查德·费曼(RichardFeynman)于1957年提出，是了解大质量物体的引力场是否可以进入所谓的量子叠加态，在这种叠加态中，将同时处于多个状态。
“在我们的工作之前，通过实验解决这个问题的主要想法是寻找引力引起的纠缠——一种遥远但相关的质量可以共享量子信息的方式。这种纠缠的存在将证伪引力场纯粹是假设的假设。本土化和古典化。”
不同的角度
先前提议的主要问题是，遥远但相关的大质量物体(称为离域态)的创建非常具有挑战性。迄今为止观察到的量子离域最重的物体是一个大分子，比已检测到的引力场的最小源质量轻得多，后者略低于100毫克，比其重10亿倍以上。这使得实验实现的希望推迟了几十年。
在新的研究中，拉米和他来自阿姆斯特丹和乌尔姆(有趣的是，爱因斯坦的出生地)的同事提出了打破这一僵局的可能方法。他们提出了一项实验，该实验将揭示引力的量子性而不产生任何纠缠。
拉米解释说：“我们设计并研究了一类涉及大规模‘谐振子’系统的实验——例如扭摆，本质上就像卡文迪什在他著名的1797年实验中用来测量引力强度的系统一样。我们对某些量子性实验信号建立数学上严格的界限，局部经典引力应该无法克服。
“我们仔细分析了在实际实验中实施我们的建议所需的实验要求，发现尽管仍需要一定程度的技术进步，但这样的实验很快就可以实现。”
纠缠的影子
令人惊讶的是，为了分析实验，研究人员仍然需要量子信息科学中纠缠理论的数学机制。这怎么可能?拉米说：“原因是，虽然纠缠在物理上并不存在，但在精神上仍然存在——在精确的数学意义上。纠缠能够产生就足够了。”
研究人员希望他们的论文只是一个开始，他们的提议将有助于设计实验，从而比预期更早地回答有关重力量子性的基本问题。
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