1. 首頁 > 生活百科 > >

科學家首次觀測到宏觀物體量子效應

英國

據英國《自然》雜志在線17日報道，美國科學家首次成功地將人眼可見的物體置于量子狀態，讓它處于動和不動的疊加狀態 。實驗表明，量子力學的原理不但適用于原子，還可用于日常所見物體 。研究人員表示，該研究結果對物理學的發展和量子計算機的研發具有非常重要的意義 。
宏觀物體的量子效應可以追溯到薛定諤的“薛定諤貓”理想實驗 。該理論認為，量子力學不適用于由微觀粒子組成的宏觀體 。
“薛定諤貓”是關于量子理論的一個理想實驗 。設想在一個封閉的匣子里，有一只活貓、一小瓶毒藥、毒藥瓶上有一個錘子，錘子由一個電子開關控制 ， 電子開關由放射性原子控制 。如果原子核衰變，則放出α粒子，觸動電子開關，錘子落下，砸碎毒藥瓶 ， 釋放出里面的氰化物氣體，貓必死無疑 。
在整個實驗過程中 ， 盒子都是密封的 。按照常識，貓要么死，要么能活著 。但是，薛定諤認為，存在一個中間態，貓既不死也不活，貓可能處于死了和活著之間的一種“疊加”狀態 。
在實驗中，美國加州大學圣巴巴拉分校的安德魯·克萊蘭領導的科研團隊使用了一個約30微米長的細小的木槳(“量子鼓”)，當該木槳以一定的頻率運動時會震動 。接著，他們給這個木槳通上了遵守量子力學法則的超導電路，隨后，他們將整個系統冷卻，讓系統處于量子基態 。
克萊蘭和同事證實，處于基態的木槳沒有任何振動能 。他們接著通過同樣的超導電路給木槳一個推動力，隨后，他們觀察到該木槳以一個特定的能量擺動 。接下來，研究人員將量子電路置于“推動”和“不推”的疊加狀態，并且將它同木槳聯通，通過一系列非常精細的測試，研究人員證明，木槳同時處在振動和不振動的疊加狀態 。
美國物理學會院士、俄勒岡大學教授王海林(音譯)表示 ， 研究結論非?！傲钊顺泽@” 。他們的研究表明，量子力學的法則也適用于宏觀物體 ， 這對物理學的發展非常有用 。
至于為什么我們很難在日常生活中觀察到宏觀物體處于量子狀態？克萊蘭表示，物體的大小確實起著重要的作用 ， 物體越大，外力越容易破壞其量子狀態 。
盡管如此，他仍然表示，我們需要讓更大的物體進入量子狀態，大物體的量子狀態能夠給研究人員提供更多的信息，比如量子力學和引力之間的關系等，另外 ， 這也將為量子計算機的研發提供更多的信息 。
【科學家首次觀測到宏觀物體量子效應】
科技日報(劉霞)