无纠缠超辐射

1954 年，物理学家罗伯特·迪克预测，一组原子能够集体发射出强烈的辐射脉冲。这种现象如今被称为迪克超辐射，此后在多种实验装置中都得到了观测。但有一个问题始终未得到解答：该效应是否涉及量子纠缠？此前的研究表明答案是否定的，但这些研究局限于少量原子的系统。如今，法国国家科学研究中心（CNRS）和法国斯特拉斯堡大学的约翰内斯·沙亨迈尔及其同事证明，迪克超辐射并不涉及纠缠。

迪克超辐射发生在受激原子被限制在一个比其发射光波长小得多的区域时。这些原子并非独立辐射，而是与单一电磁模式耦合，并在去激发过程中同步它们的发射。这种协同作用产生一个短暂的光脉冲，其强度与原子数量的平方成正比，这使得它比单个原子发射的总和要强得多。一直不确定的是，这种集体量子过程是否必然与纠缠原子相关。

沙亨迈尔及其同事表明，表现出迪克超辐射的原子的演化量子态，在任何时候都可以写成一种本质上非纠缠的形式。研究人员开发了一种数值高效的技术来找到这种表示形式。他们用该技术证实，对于多达 50 个原子的系统，迪克超辐射不需要纠缠。他们表示，这一发现对任意数量的原子都应成立。