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超低噪聲系統(tǒng)實現(xiàn)室溫量子“光學壓縮”,有助理解如何創(chuàng)建大而復雜的量子態(tài)
發(fā)布時間:2024.02.21        閱讀次數(shù):


實驗裝置的藝術(shù)圖。圖片來源:EPFL

在量子力學領(lǐng)域,科學家一直難以在室溫下觀測和控制量子現(xiàn)象,尤其是在大尺度上。據(jù)瑞士洛桑聯(lián)邦理工學院官網(wǎng)報道,該??茖W家開發(fā)出一種超低噪聲系統(tǒng),在室溫下實現(xiàn)了量子“光學壓縮”。這項開創(chuàng)性研究有助科學家理解如何創(chuàng)建大而復雜的量子態(tài)。相關(guān)論文發(fā)表于最新一期《自然》雜志。

一般而言,科學家更容易在接近絕對零度的環(huán)境下檢測到量子效應,但這一極低溫度要求制約了量子技術(shù)的實際應用。

在最新研究中,研究團隊創(chuàng)建了一個超低噪聲光學機械系統(tǒng)。這是一種光和機械運動相互連接的裝置。該系統(tǒng)使他們能夠高精度地研究和操縱光影響運動的物體。室溫的主要問題是熱噪聲,它會擾亂微妙的量子動力學。為最大限度減少這種情況,研究人員用到了專門的反射鏡——腔鏡,其能在有限的空間內(nèi)來回反射光線,有效地“捕獲”光線,并增強其與系統(tǒng)中機械元件的相互作用。

該系統(tǒng)另一關(guān)鍵部件是一個4毫米的鼓狀裝置,即機械振蕩器,它可與腔內(nèi)的光相互作用。該裝置設(shè)計精巧,尺寸相對較大,能與環(huán)境噪聲隔離開來,使科學家能在室溫下檢測到微妙的量子現(xiàn)象。

研究團隊可在不需要極低溫度的情況下,有效地控制和觀察宏觀系統(tǒng)中的量子現(xiàn)象。這將有助于擴大量子光學機械系統(tǒng)的使用范圍,在宏觀尺度上開展量子測量和量子力學實驗。

研究人員表示,他們新開發(fā)的系統(tǒng)可能會催生新型混合量子系統(tǒng)。在這種系統(tǒng)中,機械鼓可與不同物體,如被捕獲的原子云,發(fā)生強烈的相互作用。