測量地球自轉的方法不少，過去也取得大量研究成果，但科學家最近首次利用量子糾纏方法測量地球自轉速度，不只促進理解量子世界如何與重力相互作用，也為不相容的量子力學、廣義相對論提供突破口。
Sagnac 干涉儀是對旋轉最敏感的裝置，一直在基本物理學實驗中發揮關鍵作用，替愛因斯坦建立狹義相對論做出貢獻，還能測量時空本身的微小漣漪，即重力波。隨著技術進步，干涉儀還可以使用各種不同量子系統進行操作，包括電子、中子、原子、超流體、玻色–愛因斯坦凝態（Bose-Einstein condensate）等。
如今，維也納大學物理學家 Philip Walther 團隊甚至利用它作為測量地球轉速的終極工具，透過量子糾纏方法檢測旋轉效應。
首先，科學家發送一對相互糾纏的光子進入干涉儀，在裝置內部，光子可順時針或逆時針穿過光纖環，由於糾纏特性，這 2 個光粒子沿著 2 公里長的閉合路徑往相反方向行進，在不同時間抵達起點。
它們的行為就像同時測試兩個方向的單一粒子，由於地球旋轉，不同路徑對應的行進距離略有不同（對觀察者來說，朝其中一個方向行進的光顯得更快，朝另一相反方向行進的光顯得更慢），使得糾纏光子出現薩格納克效應（光波相對速度差異導致兩束光之間的相移），引起量子干涉。
測量結果確認相移僅由地球自轉引起，對應之地球自轉速率與當前已知的地球旋轉速度一致。
這項研究結果與方法進一步驗證基於糾纏的裝置，對偵測旋轉的靈敏度有所提升，或將有助於未來透過時空曲線測量量子糾纏行為的實驗。
新論文發表在《Science Advances》期刊。
- Shattering the Limits of Classical Physics: Quantum Entanglement Measures Earth’s Rotation Like Never Before
- Physicists measured Earth’s rotation using quantum entanglement
（首圖來源：pixabay）
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