曾经让爱因斯坦感到不安的“远距离幽灵般的动作”正逐渐变得平淡无奇，就像智能手机中测量加速度的陀螺仪一样。据外媒报道，期刊《Nature Photonics》的一项新研究显示，量子纠缠显著提高了传感器（无需GPS即可导航）的精度。
图片来源：期刊《Nature Photonics》
密歇根大学（University of Michigan）电气与计算机工程副教授、该研究的共同通讯作者Zheshen Zhang表示：“通过利用纠缠，我们提高了测量灵敏度和测量速度。”该实验在亚利桑那大学（University of Arizona）进行。
光机械传感器能够测量干扰响应移动的机械传感设备的力，然后使用光波测量该运动。在这个实验中，传感器是膜，会就像鼓皮一样在受到推动后振动。而光机械传感器可以用作加速度计，在没有GPS卫星的行星上或建筑物内人在不同楼层导航时进行惯性导航。
量子纠缠可以使光机械传感器比目前使用的惯性传感器更准确。它还可以使光机械传感器找到非常微妙的力，例如识别暗物质的存在。暗物质是一种不可见的物质，据悉其在宇宙中所占的质量是可以用光感知到的质量的五倍。量子纠缠可以用重力拉动传感器。
以下是纠缠改进光机械传感器的原理：
光机械传感器依赖于两个同步的激光束。其中一个是从传感器反射，传感器中的所有移动都会改变光在到达检测器的途中传播的距离。当第二波与第一波重叠时，行进距离的差异就会显现出来。如果传感器静止不动，则两个波完全对齐。
但如果传感器在移动，它们就会产生干涉图，因为波峰和波谷会在某些地方相互抵消。该模式揭示了传感器振动的大小和速度。
通常在干涉测量系统中，光传播得越远，系统变得越精确。地球上最敏感的干涉测量系统，激光干涉引力波天文台（Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory），可在8公里的外发送光。但这不适合智能手机。
为了在微型光机械传感器中实现高精度，Zhang及其团队探索了量子纠缠。并非将光分裂一次，使其从传感器和镜子上反射回来，研究人员是将每束光都分裂一次，使光线从两个传感器和两个镜子上反射回来。亚利桑那大学光学科学助理教授Dalziel Wilson及其博士生Aman Agrawal和Christian Pluchar一起建造了膜装置。
这些膜厚度仅为100纳米，可以响应非常小的力而移动。该传感器加倍可提高准确性，因为膜应该彼此同步振动，但纠缠增加了额外的协调水平。Zhang的研究团队通过“压缩”激光产生了纠缠。在量子力学对象中，例如构成光的光子，对粒子的位置和动量的了解程度存在基本限制。因为光子也是波，所以会转化为波的相位（在振荡中的位置）和振幅（携带的能量）。
亚利桑那大学博士生Yi Xia表示：“压缩重新分配了不确定性，因此可以更准确地了解压缩分量，而反压缩分量携带更多的不确定性。我们压缩了相位，因为这是我们测量需要知道的。”
在压缩光中，光子之间的关系更为密切。Zhang教授将光子通过分束器与汽车驶入高速公路的岔路口时发生的情况进行了对比。
Zhang教授表示：“有三辆车朝一个方向行驶，三辆车朝另一方向行驶。但在量子叠加中，每辆车都朝两个方向行驶。现在左边的汽车与右边的汽车纠缠在一起。”
因为两个纠缠光束的波动是相关的，所以它们相位测量的不确定性是相关的。结果，借助一些数学方法，该团队能够获得比使用两根未纠缠的光束更精确40%的测量结果，而且他们可以更快地完成测量60%。更重要的是，精度和速度预计会随着传感器数量的增加而提高。
未来，该团队计划实现系统小型化。他们已经可以将压缩光源放在边距仅半厘米的芯片上。他们希望在一两年内拥有带有压缩光源、分束器、波导和惯性传感器的原型芯片。
