近期，由維也納大學(xué)和蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院的研究人員共同進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)將一個(gè)玻璃納米粒子冷卻到量子系統(tǒng)。

　　為了做到這一點(diǎn)，研究人員讓粒子在激光的幫助下被剝奪了動(dòng)能。剩下的是運(yùn)動(dòng)，即所謂的量子波動(dòng)，它不再遵循經(jīng)典物理學(xué)的規(guī)律，而是量子物理學(xué)的規(guī)律。

　　實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的玻璃球比一粒沙子小得多，但仍由幾億個(gè)原子組成。與光子和原子的微觀世界相比，納米粒子讓人們了解到宏觀物體的量子性質(zhì)。

　　與實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家馬庫(kù)斯·阿斯佩爾邁耶合作，由因斯布魯克大學(xué)和奧地利科學(xué)院量子光學(xué)和量子信息研究所的奧里奧爾·羅梅羅·伊薩特領(lǐng)導(dǎo)的理論物理學(xué)家團(tuán)隊(duì)現(xiàn)在提出了一種利用納米粒子的量子特性進(jìn)行各種應(yīng)用的方法。

　　“雖然處于運(yùn)動(dòng)基態(tài)的原子在大于原子大小的距離上反彈，但處于基態(tài)的宏觀物體的運(yùn)動(dòng)卻非常非常小，”來(lái)自因斯布魯克團(tuán)隊(duì)的塔利塔·魏斯和馬克·羅達(dá)·洛德斯解釋說(shuō)。“納米粒子的量子波動(dòng)比原子的直徑還要小”。

　　為了利用納米粒子的量子性質(zhì)，粒子的波函數(shù)必須被大大擴(kuò)展。在因斯布魯克量子物理學(xué)家的計(jì)劃中，納米粒子被困于光場(chǎng)中并被冷卻到基態(tài)。通過(guò)有節(jié)奏地改變這些場(chǎng)，粒子現(xiàn)在成功地在指數(shù)級(jí)大的距離上短暫地脫域。

　　即使是很小的擾動(dòng)也可能破壞粒子的一致性，這就是為什么通過(guò)改變光勢(shì)，只需要短暫地拉開(kāi)粒子的波函數(shù)，然后立即再次壓縮它。通過(guò)反復(fù)改變電位，納米粒子的量子特性就可以被利用起來(lái)。

　　有了這項(xiàng)新技術(shù)，可以更詳細(xì)地研究宏觀的量子特性。事實(shí)也證明，這種狀態(tài)對(duì)靜態(tài)力非常敏感。

　　因此，該方法可以實(shí)現(xiàn)高度敏感的儀器，可以用來(lái)非常精確地確定重力等力。使用這種方法同時(shí)膨脹和壓縮的兩個(gè)粒子，也有可能通過(guò)弱相互作用將它們糾纏在一起，并探索宏觀量子世界的全新領(lǐng)域。

　　與其他提案一起，這個(gè)新概念構(gòu)成了歐洲研究理事會(huì)協(xié)同資助項(xiàng)目Q-Xtreme的基礎(chǔ)，該項(xiàng)目已于去年獲得批準(zhǔn)。