理論上,量子噪聲是所有物體運動所固有的(de),施瓦伯和同事設計了一種裝置,能觀察並(bìng)控製量子噪聲。這種微米級的裝置由柔性鋁片和上麵的一層矽基質構成。
科技日報北京8月31日電 (記者常麗君)一個由美、韓、德等多國科學家組成的(de)國際研究團隊日前開發出一種新方法,能觀察並控製(zhì)較大物體的量子運動(dòng)。研究人員指出,如果這種技術能(néng)進(jìn)一步放大,有望用來尋(xún)找時(shí)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(shì)界,沒有(yǒu)東西(xī)能(néng)真正靜止。該研(yán)究負(fù)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,我們掌握了通過製冷讓微(wēi)米級的小物(wù)體靜止(zhǐ)的(de)方法,讓它們回到量子基態。但我們知道,即使在量子基態,仍有很小的振(zhèn)幅波動,或叫作‘噪聲’。”
理論上,量子噪(zào)聲是所(suǒ)有物體固有的一種運動,不會消失。研究團隊發表在最新一期《科學(xué)》雜(zá)誌上的論(lùn)文稱,他們設計了一種微米大小的裝置,由柔(róu)性鋁片及其(qí)麵上的一層(céng)矽基質構成,當矽鋁片以每(měi)秒350萬次(cì)的頻率振動時,就會與(yǔ)超導電路接通。利用該裝置能夠觀察到量子噪聲並控製它。按照經典力學法則,如果(guǒ)冷卻到基態,這種(zhǒng)振動結構會(huì)完全(quán)靜(jìng)止,但實驗顯示並(bìng)非如此。當他們把彈(dàn)性鋁片冷卻到基態時,仍有剩餘能(néng)量,即量子噪聲。
施瓦伯說:“量子(zǐ)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(wù)上,就能在光學(xué)顯微鏡下看見它,我(wǒ)們觀察的不是(shì)一個而是幾萬億個原子的量子效應(yīng)。”
由(yóu)於(yú)存在量子噪聲,它就對精確測量(liàng)一個物體的位置設置(zhì)了(le)基本(běn)限製,但這種限製並非不可逾越。施(shī)瓦伯解釋說:“描述(shù)噪聲或運動的主要(yào)有兩個(gè)變量。我(wǒ)們證明(míng)了確實(shí)能讓其中一個變量的波動更小,但代價是讓另(lìng)一個變(biàn)量(liàng)的波動(dòng)更大,即所謂的量子壓(yā)縮態。我們在一個地方壓縮了噪聲,由於擠壓,更多(duō)噪聲轉到其(qí)他地方,至於轉到(dào)了(le)哪兒,無法(fǎ)測量,也無關緊要。”
未來這種控製量子噪聲(shēng)的(de)能力或可用於提高有關檢測的精度,如激光幹涉測量引力波觀測站(LIGO),以尋找引力波。施瓦(wǎ)伯說:“此項研究的目的是在更大尺度上探測量子機製,希望將(jiāng)來能探測到引力波。”
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