来自英国和澳大利亚的一个研究小组已经向理解量子世界和我们的日常经典世界的界限迈出了关键的一步。研究人员已经研究了一种由光构成的“鼓棒”能使一个微小的“鼓”震动,同时保持静止。
量子力学真的很奇怪。物体可以像粒子和波一样运动,同时可以同时在这里和那里,无视我们的常识。这种违反直觉的行为通常局限于微观领域,而“为什么我们在日常生活中看不到这种行为呢?”
现在,一个研究小组已经开发出一种新技术,可以在肉眼可见的小圆筒的运动中产生这种量子行为。他们的研究细节今天发表在《新物理杂志》上。
伦敦帝国理工学院量子测量实验室的项目首席研究员米迦勒·凡纳博士说:“这样的系统为强大的新量子增强技术的发展提供了巨大的潜力,比如超精密传感器和新型传感器。
“令人兴奋的是,这个研究方向也将使我们能够通过观察量子叠加在大尺度上的表现来测试量子力学的基本极限。”
机械振动是我们日常生活中很重要的一部分,比如那些从鼓中发出声音的振动。用鼓槌敲鼓使它快速上下移动,产生我们听到的声音。
在量子世界里,鼓可以振动,同时静止。然而,产生这样的量子运动是非常具有挑战性的。澳大利亚研究委员会工程量子系统中心的昆士兰大学的马丁·林鲍尔博士是该项目的主要作者,他说:“你需要一种特殊的鼓棒,用我们的小圆筒来制造这样的量子振动。”
近年来,量子光学技术的新兴领域在量子鼓的目标上取得了巨大的进步,激光作为一种鼓点。然而,许多挑战仍然存在,因此作者的研究采用了非传统的方法。
林鲍尔博士继续说:“我们采用了光学量子计算的方法来帮助我们演奏量子鼓。我们使用了一种单粒子的光光子测量方法来调整鼓槌的性能。
“这提供了一个很有希望的途径来制作一个机械版的薛定谔猫,在那里鼓振动,同时静止。”这些实验首次对机械干涉条纹进行了观测,这是该领域的关键一步。
在实验中,由于热噪声,边缘处于经典水平,但由于这一成功,团队正在努力改进他们的技术,并在接近绝对零度的温度下进行实验,在那里量子力学预计将占主导地位。
这些未来的实验可能揭示出量子力学的新复杂性,甚至可能有助于照亮连接量子世界和引力物理学的理论之路。
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