了解引力的基本性質一直是物理學研究的一個關鍵方面，它在現有的理解中仍然是經典的。另一方面，量子力學在微觀層面上占據著主導地位，但其對引力的影響仍然難以捉摸。量子引力是當今理論物理學中最重大的挑戰之一，在這個方向上的關鍵一步是測試引力的“量子化”。

傳統上，探測引力量子方面的方法通常依賴于檢測大質量物體之間的糾纏，這是量子力學的一個標志。然而，在引力實驗所需的宏觀尺度上產生和探測糾纏存在重大的技術障礙。最近發表在《物理評論X》的論文提出了一種新的方法論，它繞過了對糾纏的需求，可能會徹底改變我們測試引力量子性質的方法。

I. 量子引力簡介

量子引力是理論物理學的一個領域，它試圖根據量子力學的原理來描述引力。物理學的兩個主要理論，廣義相對論和量子力學，在各自的領域都非常成功。然而，當分別描述宇宙尺度和亞原子尺度上的現象時，它們從根本上是不相容的。這種不相容提出了現代物理學中最重大的挑戰之一:引力與量子理論的統一。

II. 糾纏的挑戰

糾纏是一種粒子相互連接的現象，無論粒子之間的距離如何，一個粒子的狀態都會立即影響另一個粒子的狀態。糾纏態通常是脆弱的，容易被噪聲和環境相互作用破壞。將它們放大到引力實驗所需的尺寸和質量，進一步放大了這些困難。此外，檢測糾纏本身需要復雜和高度精確的測量。這些技術挑戰阻礙了基于糾纏的量子引力測試的進展，鑒于當前的技術限制，這是一項艱巨的任務。

III. 一種新方法

最近的研究提出了一種測試引力量子性質而無需依賴糾纏的新方法。這種方法涉及使用大質量量子諧振子的相干態，類似于1797年卡文迪什實驗中使用的那些，來證明引力相互作用的量子性質。該提議基于這樣一個原則，即某些不能通過局部操作和經典通信（LOCC）模擬的幺正演化，表明了底層動力學的非經典性。

IV. 理論基礎

該方法認為，如果一個引力相互作用系統的演化不能通過LOCC復制，那么該系統的動力學就不能用局部經典場來解釋，從而表明其量子特性。這是通過計算最大LOCC模擬保真度的上限來建立的，稱為“LOCC不等式”。違反這個不等式將意味著引力動力學的非經典性。

V. 實際意義

這個方案的實際實施將包括在特定的量子態(即相干態)中制備這些振子，然后觀察它們在精心控制的引力場影響下的行為。通過精確測量這些振子的響應，對這類系統的LOCC不等式進行分析計算是研究的主要技術貢獻之一。值得注意的是，這種方法不需要生成大范圍的運動狀態，也不需要在任何過程中檢測糾纏，使其成為比以前的方法更可行的方法。

VI. 結論

測試引力量子性質而無需糾纏的提議為實驗物理學開辟了新的途徑。它提供了一條更易于探測引力量子性質的途徑，這可能會導致我們對宇宙的理解發生重大進展。隨著研究的進展，我們可能很快就會見證到引力——這種最弱但最普遍的力量——在量子領域內運作的實證證據，從而重塑我們對宇宙的認識。