![]() |
圖片來源:視覺中國 |
科技日報北京5月10日電?(記者張夢然)美國《科學》雜志近日發(fā)表兩項量子力學重磅突破:其中一項研究,科學家發(fā)現(xiàn)了宏觀物體量子糾纏的直接證據(jù);另一項研究則實現(xiàn)了對不確定性原理的“規(guī)避”,而這正是量子力學的基本定律之一。這兩項實驗都以確鑿的證據(jù)證明了宏觀物體也可以實現(xiàn)量子糾纏,不但有望在未來量子網(wǎng)絡中提供長期網(wǎng)絡節(jié)點,還能極大地推動暗物質(zhì)與引力波探測相關(guān)技術(shù)研發(fā)。
如果說量子力學有什么“令人討厭”之處,那就是人們會認為這一領域很大程度上如同“想象”的學科——在現(xiàn)實中幾乎不可能看到。實際上,量子力學不僅僅是微觀的理論,我們所知的所有物質(zhì),從根本上來說都是量子。但不得不承認,奇怪的量子效應在大于幾個原子的任何事物中都很難觀察到。因此,找尋宏觀物體的量子效應的證據(jù),也成為物理學家們的一大目標。
此次,在《科學》刊登的其中一項研究中,美國國家標準技術(shù)研究所團隊使用微波脈沖讓兩張小的鋁片膜進入量子糾纏狀態(tài)。該鋁片膜的尺寸為每張長20微米,寬14微米,厚度100納米,質(zhì)量為70皮克,相當于大約1萬億個原子的質(zhì)量——盡管非常微小,但以量子的標準而言,它們已經(jīng)達到了相當大的尺度。
在施加脈沖微波后,鋁片膜維持了大約1毫秒的量子狀態(tài),團隊成員仔細分析了反射的微波。通常來講,反射回的微波應是隨機的,但是當他們將結(jié)果繪制成圖、對比兩者信息時,卻發(fā)現(xiàn)兩張鋁片膜看似無規(guī)律的振動之間,其實存在著高度的關(guān)聯(lián)性。這一點只有量子糾纏才做得到,也就是兩張鋁片膜發(fā)生了量子糾纏。此后,團隊又進行了1萬次重復實驗。
在另一項研究中,芬蘭阿爾托大學等研究機構(gòu)組成的聯(lián)合團隊在8毫開爾文的溫度下,讓兩個鋁鼓膜進入長時間、相對穩(wěn)定的糾纏態(tài)。研究人員可以對同一個糾纏態(tài)進行多次測量,實現(xiàn)了“規(guī)避”量子力學中的不確定性原理。
研究人員表示,如果將兩個鼓視為一個量子力學實體,那么其運動狀態(tài)的不確定性就被消除了。但實驗中沒有任何地方違反不確定性原理,他們是選擇了一組特定的、不會被該原理“禁止”的參數(shù)。
總編輯圈點
理解量子世界,需要“腦洞大開”“輕裝上陣”,最好把在宏觀世界的既往經(jīng)驗都丟掉,才能窺得這個微觀世界的神奇。一般認為,在宏觀世界,因為“噪音太大”,量子效應的魔法就會失靈。這一次,科研人員通過巧妙的實驗設計,證明宏觀物體也能發(fā)生量子糾纏——也就是“心靈感應”般的相互作用。盡管只有1毫秒,但放在量子尺度上,也是具有說服力的時長了??蒲腥藛T說,他們并沒有發(fā)現(xiàn)什么新的量子力學,但實驗結(jié)果本身,已經(jīng)具有相當?shù)耐黄菩院皖嵏残浴?br>
關(guān)注【深圳科普】微信公眾號,在對話框:
回復【最新活動】,了解近期科普活動
回復【科普行】,了解最新深圳科普行活動
回復【研學營】,了解最新科普研學營
回復【科普課堂】,了解最新科普課堂
回復【科普書籍】,了解最新科普書籍
回復【團體定制】,了解最新團體定制活動
回復【科普基地】,了解深圳科普基地詳情
回復【觀鳥知識】,學習觀鳥相關(guān)科普知識
回復【博物學院】,了解更多博物學院活動詳情