在寻找自然界中的新粒子和力的过程中，物理学家们正在寻找原子和分子内部的行为，而这些行为是粒子物理学中久经考验的标准模型所禁止的。这个模型的任何偏差都可能导致物理学家亲切地称之为“新物理学”。
加州理工学院物理学助理教授尼克·赫茨勒(Nick Hutzler)和他的团队正在寻找特定类型的偏差，这将有助于解开宇宙中为什么有这么多物质的谜团。当我们的宇宙在大约140亿年前诞生时，物质和它的伙伴反物质被认为是等量存在的。
通常情况下，物质和反物质会相互抵消，但不同类型的粒子之间存在某种不对称性，导致物质胜过反物质。赫茨勒的研究小组利用桌面实验来寻找对称性的破坏——偏离轨道的粒子行为导致了我们这个由物质主导的不平衡宇宙。
现在，在《物理评论快报》上发表的报告中，由加州理工学院大卫和艾伦·李博士后学者研究助理张驰领导的团队已经找到了一种方法，通过使用纠缠来改进他们的研究。纠缠是量子物理学中的一种现象，即两个远程粒子即使没有直接接触也能保持连接。这项研究的标题是“使用无退相干子空间的分子对称破坏的量子增强计量学”。
在这种情况下，研究人员开发了一种缠绕分子阵列的新方法，作为测量对称违反的探针。通过缠绕分子，阵列对干扰实验的背景噪声变得不那么敏感，而对期望的信号更加敏感。
“这就像把一群橡皮鸭子固定在一起，”赫茨勒说。“如果你想测量鸭子在浴缸里的运动，如果你把它们连在一起，它们对溅水的背景噪音就会不那么敏感。它们会对你可能想要测量的东西更敏感，比如电流，因为它们都会集体对它做出反应。”
“我们想要对分子结构敏感，”张说。“来自实验装置的不受控制的电场和磁场妨碍了我们的测量，但现在我们有了一种新的方案，可以以这种方式纠缠分子，使它们对噪音不那么敏感。”
更具体地说，这种新方法可以用来寻找分子内电场响应中可能发生的电子微小倾斜。Hutzler说:“轻微的旋转表明电子或核自旋与电场相互作用，这是标准模型所禁止的。”
“其他使用缠结的方法通常会增加对噪音的敏感性，”他补充说。“Chi已经找到了一种方法，既能减少噪音，又能让我们从纠缠中获得灵敏度增益。”
最近在《科学》杂志上发表的一项不同的实验研究，由哈佛大学的Hutzler和John M. Doyle领导，表明在这类研究中使用的多原子分子有其他独特的能力来保护自己免受电磁噪声的影响，尽管没有纠缠带来的灵敏度提升。
在那项研究中，研究人员表明，他们可以调整分子对外部场的敏感性，实际上可以使这种敏感性消失，从而使分子在很大程度上不受噪音的影响。
“有了纠缠的优势，研究人员可以推动这些实验去探索新物理学中越来越奇特的领域，”Hutzler说。
