由维也纳大学的菲利普·瓦尔特（Philip Walther）领导的一组研究人员进行了一项独特的实验，在此期间测量了地球自转对量子纠缠光子的影响。证明广义相对论正确性的经典工具首次被用于评估量子力学现象，这为寻找物质世界和量子世界之间的联系开辟了道路。

图片来源：维也纳大学

该研究的工作发表在《科学进展》杂志上。科学家们创造了世界上最大的萨格纳克干涉仪，大约有一百年的历史。该设备或传感器可以为广义相对论的许多规定找到证据，特别是作为最灵敏的旋转探测器，例如，我们星球。来自维也纳的研究人员将他们的设备组装在一个 1.4 米长的铝制框架（线圈）上，将两根 2 公里长的光缆绕组缠绕在上面。

绕组的绝缘足够可靠，可以在几个小时内将量子噪声水平降低到规定的灵敏度限值以下。这使得可以自信地检测足够数量的纠缠光子，以便以后将它们用于实验。

科学家们解释说，一个绕组不允许建立测量参考点 - 从测量数据中提取有关地球恒定旋转的信号。有必要“欺骗光，让他们认为宇宙是静止的”。 这种效果是通过在绕组之间切换来实现的。

“问题的关键，”主要作者拉斐尔·西尔维斯特里（Raffaele Silvestri）解释说，“是为我们的测量建立一个参考点，在那里光不受地球自转的影响。鉴于我们无法阻止地球的自转，我们想出了一个解决方法：我们将光纤分成两个相同长度的线圈，并使用光开关将它们连接起来。通过使用开关，研究人员能够有效地随意抑制旋转信号，这也使他们能够提高仪器的稳定性。“我们基本上欺骗了光，认为它处于一个不旋转的宇宙中，”西尔维斯特里说。

该实验的想法是，纠缠光子在测量时比普通光子提供更多的信息。这可能有助于将仪器灵敏度的界限从经典物理学推向量子力学领域。

实验装置

在传统的萨格纳克干涉仪中，两个光子会相互移动，并返回起点，但有一定的时间差，这取决于系统的旋转速度。在沿路线发射纠缠光子的情况下，情况更加复杂：两个光子同时作为一个粒子相互移动。同时，科学家解释说，时间延迟增加了一倍，这使传感器的分辨率增加了一倍 - 实现了所谓的超分辨率。

这证实了旋转参考系和量子纠缠之间的相互作用，在爱因斯坦的狭义相对论和量子力学中都可以找到对量子纠缠的理论描述。与以前的实验相比，精度提高了一千倍。

“这是一个重要的里程碑，因为在第一次观测到地球与光的自转一个世纪后，单个光量子的纠缠终于进入了相同的灵敏度模式，”作为玛丽居里研究所研究员从事这项实验的Haokun Yu解释说。“我相信，我们的结果和方法将为进一步提高传感器的灵敏度奠定基础，该传感器基于纠缠旋转的评估。 这可以为未来的实验铺平道路，以测试量子纠缠的行为，同时考虑到时空的曲率。