地球引力或迫使我們到太空做量子實驗

　　以前被忽視的地球引力（重力）對量子系統的影響，很可能會擾亂量子實驗。如果這一結果得到確認，意味著一些量子研究或將無法在地球上進行。

　　不管怎么嘗試，你都不能同時出現在兩個地方,但電子可以。量子力學的規律告訴我們，亞原子粒子以疊加態存在，直至測量導致它的波函數坍縮。而一旦物體足夠大，就會失去量子特性，這個過程被稱為退相干，這主要是因為較大物體與環境的互動，迫使它們只能處于一個位置。

　　物理學家們一直在通過阻隔外力對物體的影響來開展量子實驗。2010年，美國加州大學圣芭芭拉分校的一個團隊將一個60微米長的金屬條冷卻到剛剛高于絕對零度（零下273.15攝氏度），以免其產生溫度波動，才得以使它保持了大約幾納秒的疊加態。科學家們希望能將更大的物體，比如病毒，置于疊加態，但現在看來他們還面臨著一個更根本的障礙——重力。

　　《新科學家》雜志網站16日的報道稱，哈佛大學的伊戈爾·皮科夫斯基和他的同事計算了在地球重力場中做量子實驗會出現什么情況。他們發現，引力時間膨脹效應可能會導致大型系統失去其量子特性。

　　皮科夫斯基的計算表明，處于疊加態的分子也應該經歷這種時間差，而這會破壞其量子態。這是因為，分子內的原子鍵像彈簧一樣在不斷振動，如果一個分子處于距地面高度不同的兩種態的疊加，每一種態的振動頻率不同會導致疊加態坍塌。

　　皮科夫斯基說，如果開展一個讓1克碳——大約10的23次方個原子——處于疊加態的實驗，能讓它們垂直相距1微米的話，地球引力場將在1毫秒之內導致實驗退相干。而更小的粒子如電子因為沒有可移動的構成成分，不會受時間膨脹影響。

　　目前，皮科夫斯基的觀點仍然只是理論，但他認為可以通過原子鐘進行檢驗——讓一個原子鐘處于垂直疊加態，它會同時以兩種頻率發出滴答聲，從而發生退相干。

　　牛津大學的安德魯·布里格斯準備用振動碳納米管的大規模疊加態實驗測試皮科夫斯基的理論。如果得到證實，這意味著物理學家可能不得不脫離地球引力前往月球或者太空開展宏觀物體的量子實驗。（記者陳丹）

　　總編輯圈點

　　愛因斯坦曾預言，引力會減慢時間。原子鐘實驗顯示，由于引力場強度的微弱差異，你的頭會比腳老得快一點兒，住二樓的人可能比在一樓老得快一點兒——每年約10納秒。盡管這是一個短到很多人沒有概念甚至沒聽說過的時間尺度，但宏觀世界和微觀量子世界有不同的規則，如果使用衛星與地面進行量子通訊，重力將可能產生致命的影響。本理論如獲證實，不但要將科學家趕到太空去進行研究，更給遠距離高跨度的量子通訊產業發展又添新障礙。