2018-12-19 22:34:01
建议的量子叠加测量量子复活测试

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物理学家提出了一种全新的方法来测试量子叠加原理 - 量子对象可以同时存在于多个状态的想法。新的测试基于检查宏观物体的量子旋转 - 特别是纳米级转子,尽管它的尺寸很小,但它被认为是宏观的。

到目前为止,大多数量子叠加测试都是基于线性运动而不是旋转运动。通过检查旋转运动,新测试可以导致诸如量子增强扭矩感测的应用,并且可以提供对各种开放问题的洞察,例如导致量子波功能崩溃的原因。

由德国杜伊斯堡 - 埃森大学的Klaus Hornberger领导的物理学家在最近一期“物理学新杂志”上发表了一篇关于拟议测试的论文。

量子叠加的产生是因为在量子尺度上,粒子的行为类似于波。类似于多个波彼此重叠以形成单个新波的方式,量子粒子可以同时存在于多个重叠状态。如果量子叠加发生在日常生活中,我们可能会观察到像薛定谔猫这样的现象,它同时死亡和活着直到被测量,迫使它呈现单一状态。

在新论文中,研究人员提出使用光学镊子悬浮纳米级转子,光学镊子由两个反向传播的偏振激光束形成,这两个激光束使转子与场极化紧密对齐。然而,当梁被关闭时,预测紧密定向的转子在由于重力而落向地面时迅速分散成所有可能的旋转状态的叠加。

有趣的是,预计转子将经历“量子复活”,其中,在规则的时间间隔内,所有旋转状态的集体干扰导致其在激光对准时所占据的初始状态的重新出现。梁。可以通过用弱探针激光器照射转子来测量取向,并且可以将俘获激光器重新接通以在转子到达地面之前捕获转子。

迄今为止,仅在双原子分子的气体中观察到取向量子复活。由于纳米棒由至少10,000个原子组成,它们比双原子分子大得多,允许在未知的体系中测试量子力学。

物理学家期望使用现有技术观察纳米棒的量子复活是可能的,例如通过使用碳纳米管作为转子。如果是这样,观察将代表量子叠加的新的宏观测试。

“通过观察量子复兴,我们希望以前所未有的质量和复杂度来确认量子力学,从而探索量子到经典的边界,”Hornberger告诉Phys.org。

未来,现在伦敦国王学院的合着者詹姆斯·米伦计划进行拟议的实验来检测宏观量子复兴。

“测试量子物理是否以高质量分解是一个激动人心但又令人生畏的挑战,”米伦说。 “我们可能不得不开发全新技术来分离纳米级粒子,甚至在太空中进行实验。但是,我们提出的这个实验开辟了探索神秘量子效应的全新途径,我坚信这种方法是可行的。今天的技术。此外,我们将能够利用这种物理技术开发出前所未有的灵敏度的有用设备。“

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