“量子水熊虫”：活体动物首次实现量子纠缠？|水熊虫_新浪科技

　　水熊虫素有“地表最强生物”之称，它们能耐受高温、低温、辐射和高压冲击，曾出现在许多科学实验中。最近，有科学家突发奇想，拿水熊虫进行了量子纠缠实验，如果研究成立，水熊虫会成为第一种实现了量子纠缠的动物，也是目前最大的实现了量子纠缠的宏观物体。然而研究一经发布，受到了科学界的批评，有人甚至认为实验结果完全不成立……

　　编译 | 白德凡

　　审校|栗子

　　水熊虫素有“地表最强生物”之称，因其顽强的生存能力而家喻户晓。但“水熊虫”这个名字指代的不是一个物种，而是一大类缓步动物（Tardigrada，含1000多个物种）。这些缓步动物体长只有0.1~ 1毫米，却能在各种极端环境中存活下来：它们能耐受150℃的高温，和接近绝对零度的超低温；能承受600兆帕的压强，在马里亚纳海沟存活下来；还能承受5000戈瑞的辐射，原子弹爆炸的辐射也杀不死它。

　　而对于充满好奇心的科学家来说，水熊虫独特的生存能力也让它成为一种不可多得的实验对象。2011年5月，科学家将水熊虫送上了国际空间站，发现微重力和宇宙辐射不会显著影响水熊虫的生存状态。今年六月，科学家把水熊虫装进空心尼龙子弹中，再将子弹高速射向数米开外的靶子，结果显示，在825米/秒的撞击下，水熊虫依然能存活下来，这种撞击瞬间的冲击压高达10亿帕。

　　而就在近日，有科学家突发奇想，想给水熊虫的成就列表上再添上一个项目——量子纠缠。在一篇以预印本形式发表的论文中，研究人员宣称他们在水熊虫身上实现了量子纠缠。然而这篇论文还没有经过同行审议，有些专家甚至认为这个实验从一开始就做错了。

　　“量子水熊虫”

　　量子纠缠一般发生在微观粒子之间。处于纠缠态的两个粒子会以某种方式神秘地“连接”在一起，当一个粒子的属性发生变化，另一个粒子会在瞬间以相应的方式变化，即使两个粒子之间隔了整个银河系。爱因斯坦曾认为这意味着发生纠缠的粒子之间存在超光速的作用，因而对这种现象的相关解释表示怀疑。

　　不管这种现象该作何解释，量子纠缠早就在实验上实现了，并在量子通信等领域有重要应用。另一方面，科学家也致力于探索能否让宏观物体实现量子纠缠。2018年的一项研究中，科学家让一种光合细菌和光子产生了量子纠缠。而在今年五月份，又有科学家让两张长20微米，宽14微米的小铝片进入了纠缠态。然而这些物体和水熊虫比起来还是太小，如果水熊虫实验成立，将大大突破发生量子纠缠的宏观物体尺寸上限。

　　这项实验的研究人员收集了三只水熊虫，体长在0.2到0.45毫米之间。为了方便实验，研究人员先将水熊虫冷冻处理，使它们脱水，进入类似假死的休眠状态。之后再将水熊虫进一步冷冻到10毫开尔文左右，并置于非常低的压强下，这种环境已经接近水熊虫的耐受极限。

　　同时，研究人员制作了一个由两个量子比特组成的超导电路，量子比特A与量子比特B通过电路纠缠在一起。这个电路被置于微波谐振腔内，使得每个量子比特获得一个谐振频率。随后，研究人员把水熊虫放置在量子比特B所在电路中的电容板之间，发现量子比特B的谐振频率降低了。研究人员解释说，这意味着水熊虫与量子比特B发生了耦合，而这个“量子比特-水熊虫”系统整体与量子比特A发生了纠缠。