“聽”量子?新技術將幫助科學家“聆聽”量子世界!

“聽”量子?新技術將幫助科學家“聆聽”量子世界!

博科園:本文為物理學類

當科學家們研究非常小而迅速的粒子時,他們看到的物理定律與日常“正常大小”的世界有著天壤之別。觀察這些違反直覺的現象一直以來都很困難,但是昆士蘭大學的物理學家們(一個奧地利/英國研究小組的成員)發明了一種新技術,使觀察量子運動變得更加容易。這一發現可能有助於量子物理學在新技術中的應用,比如利用量子運動不尋常特性的超靈敏運動傳感器,類似於手機中的傳感器。Farid Shahandeh博士在UQ獲得博士學位,目前在斯旺西大學(Swansea University)。Farid Shahandeh博士表示,這種新技術與通過觀察琴絃“聽”小提琴有相似之處。

“聽”量子?新技術將幫助科學家“聆聽”量子世界!

博科園-科學科普:當音樂家拉小提琴時,每根弦以特定的頻率振動,產生特定的聲音,所有這些頻率的組合或‘疊加’就會產生你所聽到的音樂。如果聽不到音樂,就像貝多芬在生命的最後十年裡所做的那樣,僅僅通過觀察琴弓的划動來領會演奏的是什麼是極其困難。在量子物理學中,對量子‘小提琴’的聲音充耳不聞,但新技術利用光使我們能夠聽到它們。研究人員在演奏量子樂器方面取得了重大進展,但要聽到它們的聲音並確定它是一種旋律(而不僅僅是單一頻率)是出了名的困難,研究結果發表在《量子》期刊上。

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  • 物理學家發明了一種新技術,使觀察量子運動變得容易得多。圖片:University of Queensland

UQ榮譽研究員,英國昆士蘭大學澳大利亞工程量子系統研究委員會中心(EQUS)的合作者馬丁·林鮑爾博士說:該研究小組的新方法類似於給小提琴移動琴絃拍快照。其他方法試圖一次提取整個量子運動,但該方法是從一系列用強光拍攝的快照中重建它。量子小提琴仍然會產生振動的聲音,儘管這種聲音的音調太高,聽不見。需要理解的重要一點是,不能用普通琴弓拉這把小提琴:你必須用光線來讓琴絃振動。Ringbauer博士說,這種靈活的新技術使得在目前許多其他方法失敗實驗中觀察量子運動成為可能。能夠觀察和驗證機械系統的量子特性,是發展新量子技術的關鍵一步。

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博科園-科學科普|研究/來自: 昆士蘭大學

參考期刊文獻:《Quantum》

DOI: 10.22331/q-2019-02-25-125

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