量子科学微小的鼓推动了量子怪异的极限
通过演奏两个小鼓，物理学家提供了最直接的证明：量子纠缠（通常与亚原子粒子有关的奇异效果）适用于较大的物体。
5月1日，2日在两份《科学》杂志上描述的这项发现可以帮助研究人员构建出前所未有的灵敏度的测量设备，以及可以执行某些普通计算机无法进行的某些计算的量子计算机。
量子力学的违反直觉的规则预测，两个物体可以共享一个共同的“纠缠”状态。然后，将一个对象的可测量属性（例如其位置或速度）与另一个对象的相关属性关联起来，其相关程度要强于经典或非量子物理可以实现的程度。
尽管在量子物理学定律中没有任何事物将这种量子怪异性限制在亚原子粒子上，但该理论预测，在更大的尺度上（例如猫的大小），量子效应应消失得如此之小，以至于在实践中是无法观察到的。物理学家们长期以来一直在争论这是否仅仅是对我们的感官和手段的限制，还是宏观物体是否受其自身的一套定律所控制，而这套定律与量子力学根本不同。为了探讨这个问题，研究人员一直在努力观察更大范围的量子效应。“我们研究的重点是，古典世界中是否存在量子？”芬兰阿尔托大学的物理学家MikaSillanp说。
量子鼓
在科罗拉多州博尔德市的美国国家标准技术研究院进行的一项实验中，物理学家ShlomiKotler和他的合作者制造了一对类似于两个小鼓的振动铝膜，每个鼓约10微米长。
尽管这些结构用肉眼几乎看不见，但按量子标准来看，它们是巨大的，每个量子结构由大约一万亿个原子组成。现在在耶路撒冷希伯来大学的科特勒说，当一个世纪前物理学家发现量子力学时，“人们没有想到您可以用这么大的东西进行实验”。
研究小组用微波光子对膜进行了滴答处理，使它们同步振动，并使其运动处于量子纠缠状态：在任何给定时间，当鼓上下摆动时，测量其从平面的位移它们处于相同的精确位置，而探测它们的速度则返回完全相反的值。
其他两个实验室在过去做了宏观振动物体类似的测量，显示出纠缠态的间接证据。但是Kotler和他的团队能够通过放大从设备中发出的信号来更直接地“看到”纠缠。科特勒说，这类似于旧唱片机在将信号发送到放大器之前对其信号进行预放大的方式，从而有助于减少嘶嘶声。团队还改进了早期的技术，使他们可以更可靠地进行纠缠。
Kotler说，这样的步骤对于诸如量子计算机之类的应用至关重要，这些计算机可以以膜阵列的振动形式对信息进行编码，这是目前流行的方法（通常涉及电流或原子系统）的根本替代方法。亚马逊最近宣布，它正在研究使用振动晶体编码和处理量子信息的可能性。
测试极限
在一个单独的量子鼓实验中，由西兰帕（Sillanp）领导的小组研究了海森堡不确定性原理的极限，该原理指出，任何测量都必须改变被测物体的状态。
该团队还制造了一对微型铝制鼓，并使用了微波光子将其置于同步振动模式并读出了鼓的位置。
该实验的目的与Kotler小组进行的实验不同，研究人员希望探究量子行为与非量子行为之间的界限。他们调整了振动鼓的运动，使其协调而又不完全相同，因此它们的某些可测量特性与单个虚拟振动鼓的特性相同。
这样，研究人员能够在不影响虚拟鼓速度的情况下测量虚拟鼓的位置。对于普通的量子振荡器，由于海森堡不确定性原理，这将是不可能的。
就像在科特勒的实验中一样，两个鼓共享一个纠缠状态，而测量技术为研究大型物体的纠缠如何自发发展的可能性提供了可能性。“我们可以连续地测量纠缠的状态而不会破坏它们，”阿尔托的Sillanp的同事说。
该技术可能导致仪器的发展，克服了量子力学对测量施加的限制。
#量子科学#
60分钟读懂量子力学精选￥21.6￥45打开百度APP立即扫码购买购买转载请注明：http://www.abuoumao.com/hyfw/6511.html
