2026年4月15日——在量子物理学中，物体可以同时处于多种状态，这种现象被称为量子叠加态，即粒子在被测量之前不具有单一的确定位置或动量值。一个重大的开放性问题在于：作为基本力之一的引力是否也遵循量子规律？检验方法之一是通过引力诱导纠缠效应——当两个物体仅通过引力相互作用时，会产生量子力学关联。九州大学理学部暨量子时空研究所的山本和宏教授团队提出了一种新方法，能在双镜引力相互作用系统中增强镜面位置的量子叠加态，从而更易检测由此产生的纠缠信号。该成果于2026年4月13日发表于《物理评论研究》期刊，标志着验证引力是否具有量子本质的实验研究迈出关键一步。

引力诱导纠缠效应表明：若引力遵循量子力学规律，那么仅通过引力相互作用的两物体应产生纠缠态。这是引力量子属性的自然推论。但由于微观尺度下引力极其微弱，检测该效应极具挑战性。

增强观测可能性的途径之一是对宏观物体进行精密调控，使其进入量子态域。这需要通过极低温冷却结合最优滤波技术，将物体冷却至接近最低能态（即量子基态）。此时随机热运动被最大限度抑制，量子行为更易显现。物体位置与动量将受海森堡不确定性原理支配——这两个物理量无法同时被精确测定。

九州大学的福住亮太郎、畠山昊星、三木大辅与来自美国加州理工学院的合作者共同提出：通过在可移动镜面中构建动量压缩态，可增强引力诱导的纠缠效应。

量子力学中的压缩态能降低某一物理量（如动量）的不确定性，同时增加另一物理量（如位置）的不确定性。研究中描述的动量压缩态使镜面动量极为精确，而位置分布更加弥散，从而实现更大空间范围内的量子叠加。

“我们证明这种动量压缩态能显著拓宽镜面位置的量子叠加范围，从而大幅放大引力产生的量子纠缠信号。这为未来验证引力量子属性的实验提供了具有优势的新策略。”山本教授解释道。

研究团队在腔光力系统中实现了该状态——该装置利用光学腔内捕获的激光对镜面运动进行精密控制。通过持续测量出射光并进行降噪信号处理（光学量子滤波），他们证实在适当条件下可产生动量压缩态。

当两个此类镜面近距离放置时，其引力相互作用会产生更强的纠缠信号。动量越精确，镜面位置不确定性越大，空间分布越广。这种扩展分布强化了引力量子效应的可测特征，使纠缠检测更易实现。

研究人员指出，虽然当前研究仍属理论范畴，但构建动量压缩态所需条件已处于现有技术可达范围。“特别是利用极低温、高真空或太空等低噪声环境，将进一步提升产生和检测引力诱导纠缠的可能性。”山本补充道。

若未来实验通过此方法成功检测到引力诱导纠缠，将为“引力遵循量子力学规律”提供直接证据。这项研究可能为解答“引力如何融入量子世界”这个物理学长期悬而未决的问题开辟道路。