有人可能会感到奇怪，量子纠缠是一种纯粹发生于量子系统的现象；在经典力学里，找不到类似的现象。远距离的宏观机械系统，怎么可能与微观量子自旋系统之间产生纠缠呢？

在最近篇论文，刊登了哥本哈根大学尼尔斯-波尔研究所的科学家成功地纠缠了两种截然不同的物体：一个是宏观物体，另一个是微观粒子。该最新研究结果将在超精确传感和量子通信中具有重要的潜在应用。

纠缠，从广义上可以理解为两个对象之间的量子链接，这使它们表现为单个量子对象，是量子通信和量子感测的基础。

研究人员成功地使振动的介电膜的机械振荡器与每个原子充当微小的磁体的原子云、或物理学家称为“自旋”的分子纠缠在一起。通过将它们与光子连接起来，可以使这些非常不同的实体纠缠在一起。原子可用于处理量子信息，而通常是机械量子系统的膜可用于存储量子信息。

如图所示光穿过中心所示的原子云传播，然后落到左侧所示的SiN膜上。作为与光相互作用的结果，原子自旋的进动和膜的振动成为量子相关的，这是原子与膜之间纠缠的本质。

领导这项工作的尤金·波尔齐克（Eugene Polzik）教授指出：“借助这项新技术，我们正努力突破纠缠可能性的界限。物体越大，它们之间的距离越远，它们之间的分离就越远，从基本角度和应用角度来看，更有趣的纠缠将成为可能。有了这个新的研究结果，就可以在非常不同的对象之间进行纠缠。”

要理解这样的缠结，以用机械膜的自旋缠结为例，想象振动膜的位置和所有原子的总自旋的倾斜度，类似于自旋顶部。如果两个对象随机移动，但同时观察到左右移动，则称为是相关的。这种相关的运动通常仅限于所谓的零点运动。

在量子力学中零点运动，英语：zero-point motion，指粒子即使到达绝对零度，仍有残留的物质能量使粒子运动，这是量子力学中无法预期的可能性之一，也称作量子晃动。它局限了我们对任何系统的认知。

在他们的实验中，尤金·波尔齐克的团队纠缠了这些系统，这意味着它们以关联的方式运动，其精度优于零点运动。

研究人员说：“量子力学就像一把双刃剑，它为我们提供了很棒的新技术，但也限制了测量的精度，这样的测量精度从经典的角度来看似乎很容易。”纠缠的系统即使彼此相距遥远，也可以保持完美的关联性，这一功能使科学家们从100多年前的量子力学诞生时就感到困惑。

“想象一下用不同的方式来实现量子状态，譬如具有不同现实或情况、非常不同的性质和潜力来实现。例如，如果我们希望构建某种设备，以利用他们都拥有的不同素质、在其中执行不同的功能、完成不同的任务，有必要发明一种所有人都可以说的语言。量子态需要能够交流，以便我们使用这样设备的全部潜力。这就是我们现在有能力做到的、这样的系统中两个元素之间的纠缠。”

这种纠缠不同量子物体的观点的特定示例如量子感测。不同的物体对外力具有不同的敏感性。例如，机械振荡器用作加速度计和力的传感器，而原子自旋则用于磁性测试计。当两个不同的纠缠对象中只有一个受到外部干扰时，纠缠可以使其不受对象零点波动限制的灵敏度进行测量。

将该技术对于同时应用于小型和大型振荡器的检测存在相当大的可能性。近年来，重大科学成就之一是由激光干涉仪引力波天文台（LIGO）首次检测到引力波。LIGO感知并测量了由深空天文学事件，例如黑洞合并或中子星合并，引起的极其微弱的波。之可以观察到这些波，是因为它们会摇动干涉仪的镜面。但是，即使LIGO的灵敏度，也受到量子力学的限制，因为激光干涉仪的反射镜也会因零点波动而产生量子晃动。这些晃动导致噪声，从而无法观察到由引力波引起的镜子的微小运动。

从原理上，有可能使LIGO反射镜与原子云发生纠缠，从而以与本实验中的膜噪声相同的方式，消除反射镜的零点噪声。反射镜和原子自旋之间由于它们的纠缠而形成的完美相关性可用于此类传感器中，以消除不确定性。它只需要从一个系统中获取信息，然后将其认知应用到另一个系统中。通过这种方式，人们可以同时了解LIGO镜子的位置和动量，进入所谓的无量子力学子空间（quantum-mechanics-free subspace），并朝着测量运动的无限精度迈进了一步。