水熊虫成为首个实现量子纠缠的动物？

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一直以来，将生物系统和量子系统一起讨论都不是一件容易的事，因为它们所需要的似乎是恰好相反的条件。生命是复杂的， “又热又湿”；而量子物体又小又冷，需要被精准控制。然而在一项新的研究中，一个物理学家团队利用缓步动物（tardigrade），也就是水熊虫，进行了一项量子纠缠实验。
有着地表最强生物称号的水熊虫是一种微小的多细胞生物。 2019年，当这些神奇的微小生物曾意外地坠落在月球上时，还引发了人们对月球表面可能因此遭到污染的担忧。在地球上的实验室里，它们也已经“参与”了多项科学研究，比如它们曾承受过超高速的子弹撞击，也曾沐浴在滚烫的热水中，暴露在强烈的紫外线辐射下，生存在真空环境中……
所有的这些极端条件，都是为了测试它们的一种被称为“tun”状态，这种状态是水熊虫的一种极限生存机制。在这种状态下，它们会蜷缩成萎缩脱水的球状，新陈代谢水平可降低到正常情况的0.1% ，无限期地暂停它们的生物功能。
现在，研究人员已经将他们的实验细节发布到了预印网站arXiv上。在新论文中，他们称实验表明，水熊虫可以实现临时的量子纠缠。如果这一研究最终能通过同行评议，那么这个实验将证实水熊虫是首个纠缠的活体动物。
量子纠缠是量子力学中的一种奇异现象，它通常发生在亚原子粒子尺度上。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，另一个粒子也会以同样的方式瞬间发生变化，即使它们一个位于地球，另一个身处遥远的银河系之外，这种联系仍然可以存在。爱因斯坦曾对这种现象表示怀疑，并称之为“鬼魅般的超距作用” 。
不过，这种效应其实是可以超越亚原子粒子领域的。在一篇于2018年发表在《物理通讯杂志》的研究中，一个研究团队就表明某种光和细菌能够与光子纠缠在一起。那么，作为一种多细胞生物的水熊虫，是否也能发展出这种奇异的关联呢？
在新的研究中，研究人员团队从丹麦的一个屋顶排水沟处采集了三只水熊虫，它们在动态状态下的大小为0.2到0.34毫米之间，但是当研究人员将它们冷冻，使它们进入“tun”状态后，其尺寸缩小到了原来的1/3左右。接着，研究人员更进一步地冻结了这几只水熊虫，将它们冷却到非常接近绝对零度的温度（10mK），并将它们置于非常低的压强下。
在实验中，研究人员将处于“tun”状态的水熊虫放在一个超导体电路的两个电容板之间，这种超导体电路可以形成一种量子比特。如下图中所示的那样，量子比特B与它附近的量子比特A是通过一个电容器耦合在一起的。当水熊虫接触到量子比特B时，它会改变量子比特B的共振频率。然后，水熊虫与量子比特B的结合整体，就会被耦合到量子比特A上，使这两个系统相互纠缠。

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两个量子比特的电路图和水熊虫（T）。 |图片参考：K.S.Leeet.al./arXiv
在几次测试中，研究人员发现，量子比特和水熊虫的频率都是串联变化的，就像是一个由三部分组成的纠缠系统。
在三只水熊虫进入“tun”状态的420小时（17.5天）后，研究人员对它们进行了温和的加热，试图让它们复苏。结果是有一只水熊虫恢复了它的活跃状态，另外两只则死去。研究人员认为，这只唯一的水熊虫幸存者，是历史上首个量子纠缠动物。