纠缠光子首次帮助测量地球的自转速度

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维也纳大学的物理学家首次使用量子“纠缠”光子测量了地球的自转速度。令人惊讶的是，这种方法比传统方法（在萨格纳克干涉仪内使用光粒子）精确一千倍。事实证明，我们星球绕地轴的速度为 452 m/s，略有误差。

自上世纪初以来，为了测量地球自转的速度，科学家们一直在使用萨格纳克干涉仪，这是一种利用光进行测量的特殊装置。半透明的板分隔器将光线“切割”成两束光束，两束光束沿相反方向绕圈移动，并通过镜子重新聚集在一起。当一束光旋转时，它必须比另一束光传播更长的路径，从而产生允许测量角速度的路径差。

维也纳大学的科学家开发了他们自己的该设备版本。它使用的不是传统的激光器，而是可以产生“纠缠”光粒子对的单光子源。量子 纠缠是两个光子的量子态相互关联的现象 ：当一个光子的状态改变时，另一个光子的状态立即改变。研究人员认为，该原理可用于将地球自转测量的精度提高约一千倍。

该设备是一个纠缠光子源，连接到缠绕在巨大铝框架上的 2 公里光纤段，并通过开关连接，使每个环中的光粒子朝一个方向或另一个方向移动。

在使用新仪器进行实验期间，科学家们将噪音水平保持在较低水平几个小时——这就是他们能够检测“纠缠”光子对的方式。在萨格纳克最初的干涉仪中，两个粒子沿相反方向移动并在不同时间到达起点。在两个“纠缠粒子”的情况下，一切都会发生不同的情况：它们的行为就好像一个粒子同时向两个方向移动，而时间延迟是其两倍。

以这种方式测量地球自转是很困难的，主要是因为研究人员需要确定一个参考点。“鉴于我们无法阻止地球自转，我们想出了一个解决方法：我们将光纤分成两个长度相等的线圈，并使用光开关将它们连接起来，”作者解释道。

该开关使物理学家能够减少地球自转对干涉仪运行的影响。根据获得的数据，我们星球绕地轴的速度为452 m/s，误差约为30 m/s。因此，他们第一次能够仅根据光子的量子特性进行测量。研究人员希望，未来由于量子干涉仪的改进，测量的精度将会提高。这意味着这些设备不仅能够确定地球的特征，还能够确定弯曲时空中其他量子物体的特征。

此前，天体物理学家根据吸积盘的信息测量了黑洞的旋转速度。事实证明，这个速度大约是光速的四分之一，对于如此大的物体来说，这个速度相当慢。