科學家開發(fā)出微米級實驗裝置可觀察并控制量子運動

作者： 2015年09月01日 來源：互聯(lián)網 瀏覽量：
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理論上，量子噪聲是所有物體運動所固有的，施瓦伯和同事設計了一種裝置，能觀察并控制量子噪聲。這種微米級的裝置由柔性鋁片和上面的一層硅基質構成。 一個由美、韓、德等多國科學家組成的國際研究團隊日前開發(fā)出一

       理論上，量子噪聲是所有物體運動所固有的，施瓦伯和同事設計了一種裝置，能觀察并控制量子噪聲。這種微米級的裝置由柔性鋁片和上面的一層硅基質構成。

        一個由美、韓、德等多國科學家組成的國際研究團隊日前開發(fā)出一種新方法，能觀察并控制較大物體的量子運動。研究人員指出，如果這種技術能進一步放大，有望用來尋找時空構造中的漣漪——引力波。

        在日常生活中，物體可以靜止下來；而在量子世界，沒有東西能真正靜止。該研究負責人、加州理工學院物理與應用物理學教授基思·施瓦伯說：“過去兩年中，我們掌握了通過制冷讓微米級的小物體靜止的方法，讓它們回到量子基態(tài)。但我們知道，即使在量子基態(tài)，仍有很小的振幅波動，或叫作‘噪聲’?！?/FONT>

        理論上，量子噪聲是所有物體固有的一種運動，不會消失。研究團隊發(fā)表在最新一期《科學》雜志上的論文稱，他們設計了一種微米大小的裝置，由柔性鋁片及其面上的一層硅基質構成，當硅鋁片以每秒350萬次的頻率振動時，就會與超導電路接通。利用該裝置能夠觀察到量子噪聲并控制它。按照經典力學法則，如果冷卻到基態(tài)，這種振動結構會完全靜止，但實驗顯示并非如此。當他們把彈性鋁片冷卻到基態(tài)時，仍有剩余能量，即量子噪聲。

        施瓦伯說：“量子力學精確解釋了電子行為，我們把量子物理學用到較大事物上，就能在光學顯微鏡下看見它，我們觀察的不是一個而是幾萬億個原子的量子效應?！?/FONT>

        由于存在量子噪聲，它就對精確測量一個物體的位置設置了基本限制，但這種限制并非不可逾越。施瓦伯解釋說：“描述噪聲或運動的主要有兩個變量。我們證明了確實能讓其中一個變量的波動更小，但代價是讓另一個變量的波動更大，即所謂的量子壓縮態(tài)。我們在一個地方壓縮了噪聲，由于擠壓，更多噪聲轉到其他地方，至于轉到了哪兒，無法測量，也無關緊要?！?/FONT>

        未來這種控制量子噪聲的能力或可用于提高有關檢測的精度，如激光干涉測量引力波觀測站（LIGO），以尋找引力波。施瓦伯說：“此項研究的目的是在更大尺度上探測量子機制，希望將來能探測到引力波?！保ㄗ髡撸撼｛惥?/FONT>

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