自然界的四個基本力：電磁力、弱力、強力和引力，前三者成功地與量子理論相結合，但是引力與量子理論的結合特別困難。盡管愛因斯坦的廣義相對論把引力描述為時空的曲率，解釋了大量的引力現象，但它在最微小的體積內就失效了。在過去的80年里，一個又一個的專家，包括愛因斯坦，都未能將量子理論與引力統一起來。那么，引力真的是一種量子力嗎？

美國國家標準與技術研究所的研究人員現在提出了一項可能有助于解決這個問題的實驗。這個實驗利用了量子理論中兩個最奇怪的特性。

第一個特性是疊加原理，該原理認為，一個未受擾動的原子粒子可以被描述為一種波，具有同時出現在兩個地方的某種可能性。例如，一個未受干擾的原子穿過一個有兩個狹縫的區域時，不是通過其中一個狹縫，而是同時通過兩個狹縫。

第二個奇怪的量子特性被稱為糾纏，兩個粒子可以如此緊密地聯系在一起，以至于它們的行為像一個單一的實體。測量其中一種粒子的特性會自動迫使另一種粒子具有互補的特性，即使這兩種粒子位于星系之間。

在量子引力理論中，兩個大質量物體之間的萬有引力通過一個假設的亞原子粒子——引力子進行交流，就像兩個帶電粒子之間的電磁相互作用通過光子進行交流一樣。因此，如果引力子真的存在，它應該具有連接或糾纏兩個大質量物體的特性，就像光子一樣。

該實驗將使用被困在原子干涉儀內的冷原子云。干涉儀有兩個臂——左臂和右臂。根據疊加原理，如果云中的每個原子都處于純凈的、不受干擾的量子態，則可以描述為同時占據雙臂的波。當波的兩個部分重新組合時，它們將產生一種干涉圖案，顯示由于引力等作用力而導致的路徑變化。

在干涉儀外面引入一個小的、最初靜止的物體，像一個單擺一樣懸掛著。懸掛的質量和內部的原子受到引力的相互吸引，如果引力也會產生糾纏，那會是什么樣子？

懸掛的質量將與原子的特定位置相關，要么是干涉儀的右臂，要么是左臂。結果，物體會開始向左或向右擺動。如果原子位于左邊，單擺就會開始向左擺動；如果原子位于右邊，單擺就會開始向右邊擺動。引力使原子在干涉儀中的位置與單擺開始擺動的方向糾纏在一起。位置糾纏意味著擺已經有效地測量了原子的位置，將它精確地定位到干涉儀中的一個特定位置。由于原子不再同時處于兩臂的疊加狀態，干涉圖樣就會消失或減小。

當擺回到開始的位置時，擺同樣可能會為原子在左臂或右臂上找到一個位置。在那一刻，質量和原子之間的糾纏被消除，原子干涉圖樣重新出現。科學家們說，這種干擾的崩潰和恢復將是糾纏的“確鑿證據”。

雖然理想的實驗可能需要十年或更長的時間才能建成，但初步版本可能在幾年內就能完成。科學家指出，必須考慮量子糾纏的非引力源，這需要仔細的設計和測量來排除。