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测量地球自转的方法不少，过去也取得大量研究成果，但科学家最近首次利用量子纠缠方法测量地球自转速度，不只促进理解量子世界如何与重力相互作用，也为不兼容的量子力学、广义相对论提供突破口。

Sagnac干涉仪是对旋转最敏感的设备，一直在基本物理学实验中发挥关键作用，替爱因斯坦创建狭义相对论做出贡献，还能测量时空本身的微小涟漪，即重力波。随着技术进步，干涉仪还可以使用各种不同量子系统进行操作，包括电子、中子、原子、超流体、玻色–爱因斯坦凝态（Bose-Einstein condensate）等。

如今，维也纳大学物理学家Philip Walther团队甚至利用它作为测量地球转速的终极工具，通过量子纠缠方法检测旋转效应。

首先，科学家发送一对相互纠缠的光子进入干涉仪，在设备内部，光子可顺时针或逆时针穿过光纤环，由于纠缠特性，这2个光粒子沿着2公里长的闭合路径往相反方向行进，在不同时抵达起点。

它们的行为就像同时测试两个方向的单一粒子，由于地球旋转，不同路径对应的行进距离略有不同（对观察者来说，朝其中一个方向行进的光显得更快，朝另一相反方向行进的光显得更慢），使得纠缠光子出现萨格纳克效应（光波相对速度差异导致两束光之间的相移），引起量子干涉。

测量结果确认相移仅由地球自转引起，对应之地球自转速率与当前已知的地球旋转速度一致。

这项研究结果与方法进一步验证基于纠缠的设备，对侦测旋转的灵敏度有所提升，或将有助于未来通过时空曲线测量量子纠缠行为的实验。

新论文发表在《Science Advances》期刊。

（首图来源：pixabay）