一篇最新发表在《物理评论X》杂志上的论文报道，成功在两个空间分离的玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）中实现了爱因斯坦-波多尔斯基-罗森（EPR）悖论的实验。这是首次在包含大量粒子的量子系统中观察到EPR悖论，表明量子力学与局域实在性之间的冲突并不随着系统规模的增大而消失。此外，EPR纠缠结合对两个凝聚体的单个量子操作，为用多粒子系统进行量子计量和信息处理提供了重要的资源。
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EPR悖论指出，如果量子力学是完备的，那么这种预测必须是确定的，即不受测量不确定性的限制。但是，这与海森堡不确定性原理相矛盾，后者规定了两个互补性质（例如位置和动量或两个正交分量的自旋）的不确定度的下限。因此，EPR得出结论，量子力学是不完备的，必须存在一些隐藏变量来描述系统的完整状态。
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在本次实验中，BEC是一种特殊的量子态，其中大量的玻色子在极低的温度下聚集在一个微观的波包中，表现出宏观的量子行为。为了实现这种方案，研究人员首先用一个磁场陷阱制备了一个含有约1400个铷原子的BEC，并用一个光学势垒将其分成两个空间分离的凝聚体。研究人员发现，当两个凝聚体的自旋方向相反且长度相等时，它们的S_x和S_y分量呈现出很强的反相关性，即一个凝聚体的S_x越大，另一个凝聚体的S_x越小，反之亦然。同样的情况也发生在S_y分量上。这种反相关性导致了两个凝聚体的不确定度之积低于海森堡不确定性原理所规定的下限，从而满足了EPR标准。
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本次实验的成功为多粒子系统进行量子计量和信息处理提供了新的资源，也进一步证明了量子力学和局域实在性之间的冲突并未因系统规模而消失。该研究对于推动量子信息和量子计算的发展具有重要的意义。
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