據sciencedaily網站2007年11月27日報道,別(bié)要嚐試告訴一名量子物理學家足夠近就(jiù)已經(jīng)足夠(gòu)好。澳大利亞(yà)研究人員們發明了一種技術,首(shǒu)次以物理學定律(lǜ)所能允許的精確度進行了(le)長度測(cè)量。
11月15日研究小(xiǎo)組在《自然》雜誌上發表的一篇論文公布了一種係(xì)統,即使用單個光子(單個光粒子)作為(wéi)測量精微距離的(de)尺(chǐ)子(zǐ)。格裏菲斯大學量子動力學中心的喬夫.普裏德與他(tā)的博士學生布雷登.黑金(jīn)斯在實驗(yàn)室中進行了(le)這項實(shí)驗。量子(zǐ)動(dòng)力學中心主任霍華德(dé).威斯曼與悉尼大學(xué)的斯蒂芬(fēn).巴特昨特博士和麥(mài)加裏大學(xué)的多米尼克.貝(bèi)裏博士共同發明了這一理論。
普裏德使用單個光子作為工具,然後(hòu)對(duì)每個光子穿越樣品的次數進行測量。研究小組使用36個光子進行了378次穿越,由此得出的長度測量結果的誤差還不到人頭(tóu)毛絲的萬分之一(yī)。
普裏德說(shuō),“這是一個非(fēi)常少量的(de)光。我們掃描條形碼所使用的光子數量是十的十五次冪。甚至你家中的的DVD播放機中的暗淡光源也會在一秒(miǎo)內(nèi)發(fā)射出數萬(wàn)億(yì)個光子(zǐ)”。威斯曼說,“數個(gè)世紀以來精確測量長度和物體特性的類似方法是幹涉測量法,即一種使用電磁射線(xiàn)的波,比如光波來測量的技術。這兩項測量技術的關鍵區別在於,我們以一(yī)種方式獲得了海森堡測量不準原(yuán)理允許範圍(wéi)內的光子每次(cì)穿越樣(yàng)品時的信息。這就是說(shuō),這種測量方法可能是目前最好的測量方法(fǎ),是以前從未做過的(de)。”
普裏德說(shuō),“我們使用了比以(yǐ)前所認為的更少的(de)光來進(jìn)行精(jīng)確測量。這一測量方法對諸如醫學研究之類的領域而言特別重要,因(yīn)為將光透過一個生物樣體可能會破壞這一生物體。”
我們(men)為何需要如(rú)此精確的(de)測量呢?
普裏德說,“測量可以為所有科(kē)學提供支(zhī)撐,從以往的曆(lì)史來看我們知道,精確測量的進步會帶來意想不到的科學(xué)發現,從而帶來新的技術和應用。舊的幹涉計(jì)告訴我們,地球不能穿(chuān)越一種被稱之為‘以太’的神秘物(wù)質,而事實上是穿(chuān)越一(yī)個(gè)真空。這(zhè)最終帶(dài)來了愛因斯坦相對論的誕生。我們並不知道這一新技術將把我們引向何方。”
研究小組(zǔ)的下一步研究目標是使用更多(duō)的單光子,獲得甚至更加精確(què)的測量(liàng)。普裏德說(shuō),“從理論上講這是可能的。但是首先我們還需要克服幾個技術障礙。”
量子物理學
在量子物理學的奇(qí)異(yì)世界中,一個光子可以同時以兩種不(bú)同的路(lù)徑抵達同一目的地。光子前往下一個地(dì)點依賴於兩條路徑長度的差異性。假如一(yī)條路徑的長度是已知的,這(zhè)使得科學家可以非常精確地測量另一條路徑的長度。
格裏菲斯大學(xué)進行的實驗的最新穎之處在於使光子在測(cè)量前(qián)可以在路徑中折(shé)返許多次。這放大了(le)路徑長度不同所帶來(lái)的影響。這一理論可以同時(shí)應(yīng)用於其它諸如速度、頻率和時間的測量。
這(zhè)一技術結合了(le)量子計算機研究(jiū)(澳大利亞量子計算機技術中(zhōng)心)、量子控製和量子通訊的概念。巴特利特說,“這是一個結合不同方向研究取得新(xīn)的和令人振奮研究成果的偉大範例”。
英文原文鏈接參見:http://www.sciencedaily.com/releases/2007/11/071126100614.htm
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