打破堡壘 分子中的量子糾纏 為量子計算奠基

編譯/高晟鈞

最近的研究表明,在中子星中,夸克液體與核子液體有根本的不同,其渦旋中獨特的彩色磁場證明了這一點。這項發現挑戰了先前對量子色動力學的信念,並為限制的本質提供了新的見解。

研究發現,分子中的量子糾纏為量子計算奠基(圖/截取自 Scitechdaily)

中子星

原子核由核子(如中子、質子)所組成,核子本身又由夸克所組成。當原子核以高密度壓碎時,會溶解成核子液體:倘若將其提升至更高的密度時,核子則會溶解成夸克液體。

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聽起來似乎沒什麼不同,但其實根據理論計算,夸克液體與原子核液體有本質上的不同。

兩種類型的液體在旋轉時都會產生漩渦:然而,夸克液體所形成的漩渦帶有「顏色磁場」,類似於普通磁場。另一頭,原子核液體則不存在這種現象。因此不應該將兩者混為一談。

夸克與核子液體的影響

原子核內的夸克和核子透過強核力相互作用。這種力有一個有趣的特性,稱為「夸克禁閉」或「色禁閉」。這是一種量子場論的現象,用於描述單獨的夸克再低能量中無法存在。帶色荷的夸克被限制和其他夸克在一起(兩個或三個組成一個粒子),使得總色荷為零。

這種特性使得我們無法使用理論工具精確定義,或是描述夸克禁閉的現象。因此,這項研究利用漩渦特性來區分夸克液體與核子液體,解決了長期存在的問題。

挑戰傳統理論

核物質是否與夸克物質不同,換句話說,是否透過相變分開,是強相互作用研究中的一個老問題,特別是量子色動力學(QCD)理論。傳統理論在討論時,通常將原子核物質與夸克物質視為無區別,因此在量子色動力學中難以定義夸克禁閉現象。

這項研究的發現將有助於科學家進一步研究量子色動力學。

資料來源:Scitechdaily

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