https://www.nature.com/articles/s41586-024-07824-z
量子纠缠指出如果两个粒子是量子纠缠的，无论相距多远，两者状态都会相连。其应用有
量子密码学和量子计算。2022年诺贝尔物理学奖颁给阿兰·阿斯佩、约翰·F·克劳泽和
安东·赛林格，表彰他们在纠缠光子方面的开创性实验。这些实验证实了已故CERN理论家
约翰·贝尔对纠缠的预测并推动了量子讯息科学的发展。
在高能环境下，量子纠缠在粒子对撞机如大型强子对撞机中基本未被探讨过。ATLAS合作组
在《自然》发表他们首次在LHC中观察到基本粒子—顶夸克—的量子纠缠，而且是在迄今为
止最高能量下进行的。为量子物理的复杂世界开启新视角。
ATLAS和CMS团队测到顶夸克及其反粒子之间的量子纠缠。顶夸克是已知最重的基本粒子。
它通常在与其他夸克结合之前就衰变成其他粒子，并将其自旋及其他量子特性转移到其衰
变物上。物理学家观察并利用这些衰变产物来推断顶夸克的自旋方向。
为了观察顶夸克的纠缠，ATLAS和CMS合作组选择了来自2015至2018年间LHC第二轮运行中质
子—质子碰撞中生成的顶夸克对，碰撞能量达到13兆电子伏特。他们寻找彼此相对运动动
量较低的夸克对，因为在这种情况下，两夸克的自旋会高度纠缠。
自旋纠缠的存在及其程度可以从两夸克的带电衰变产物的发射方向之间的角度推断。通过
测量这些角度分离并校正可能改变测量值的实验效应，ATLAS和CMS团队观察到顶夸克间的
自旋纠缠，统计显著性超过五个标准差。
CMS合作组还研究了两夸克彼此相对运动动量较大的顶夸克对。对于大部分顶夸克对，两个
顶夸克衰变的相对位置和时间被认为经典信息交换无法通过光速下的粒子传播来实现的情
况，CMS同样观察到了顶夸克间的自旋纠缠。
CMS发言人Patricia McBride：“通过在新的粒子系统中测量纠缠和其他量子概念，并在以
前无法达到的能量范围内进行测试，我们可以以新的方式检验标准模型，并寻找可能超越
该模型的新物理现象。”