这种叠加很难创造，因为如果有关事件发生地点和时间的任何信息泄露到周围环境中，即使没有人真正记录这些信息，它们也会被破坏。但当叠加态确实发生时，它们会导致与经典物理学截然不同的观察结果，质疑我们对空间和时间的理解。

来自EPFL, MIT和CEA Saclay的科学家在科学的进步他展示了一种同时存在于两个不同时间的振动状态，并通过测量与振动相互作用的光束之间最强的量子相关性来证明这种量子叠加。

研究人员使用非常短的激光脉冲来触发钻石晶体内部的特定振动模式。每一对相邻的原子都像弹簧连接的两个质量一样振荡，这种振荡在整个照射区域是同步的。为了在这个过程中节省能量，一种新颜色的光被发射出来，向光谱的红色方向移动。

然而，这一经典图景与实验不符。相反，光和振动都应该被描述为粒子，或量子:光能被量子化成离散的光子，而振动能被量子化成离散的声子(以古希腊的“photo = light”和“phono = sound”命名)。

因此，上面描述的过程应该被看作是来自激光的入射光子裂变成一对光子和声子——类似于原子的核裂变成两个较小的碎片。

但这并不是经典物理学的唯一缺点。在量子力学中，粒子可以以叠加态存在，就像著名的Schrödinger猫同时是死是活。

更违反直觉的是:两个粒子可以纠缠在一起，失去它们的个性。可以收集到的关于它们的唯一信息是它们的共同相关性。因为这两种粒子都是用一个共同的状态(波函数)来描述的，所以这些相关性比经典物理学中可能存在的更强。这可以通过对这两种粒子进行适当的测量来证明。如果结果违反经典极限，我们可以肯定它们是纠缠的。

在这项新研究中，EPFL的研究人员设法将光子和声子(即光和振动)纠缠在晶体内部入射激光光子的裂变中。为了做到这一点，科学家们设计了一个实验，在这个实验中，光子-声子对可以在两个不同的时刻产生。经典地，它会导致这样一种情况，即在t1时间以50%的概率创建一对，或者在t2时间以50%的概率创建一对。

但是，研究人员利用“把戏”来产生纠缠态。通过对实验的精确安排，他们确保在宇宙中没有留下光振动对产生时间(t1 vs. t2)的最微弱的痕迹。换句话说，它们擦掉了t1和t2的信息。量子力学预测声子-光子对会纠缠在一起，并以时间t1和t2的叠加态存在。这一预测得到了测量结果的完美证实，而测量结果却与经典的概率理论相矛盾。

在实验中，人们可以用手指握住晶体，通过展示晶体中光和振动之间的纠缠，这项新研究在我们的日常经验和迷人的量子力学领域之间架起了一座桥梁。

EPFL量子与纳米光学实验室负责人、该研究的主要作者之一Christophe Galland说:“量子技术被誉为计算、通信、传感领域的下一次技术革命。”“目前，世界各地的顶尖大学和大公司都在开发这些技术，但挑战是艰巨的。这种技术依赖于非常脆弱的量子效应，只能在极冷的温度或高真空下存活。我们的研究表明，即使是在环境条件下的普通材料也可以维持量子技术所需的微妙量子特性。然而，这是要付出代价的:晶体中原子振动所维持的量子相关性仅在4皮秒后就会消失——即0.000000000004秒!然而，这种短时间尺度也为开发超快量子技术提供了机会。但要把我们的实验转化为有用的设备，还有很多研究要做——这是未来量子工程师的工作。”