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科學(xué)家首次觀測到宏觀物體的量子效應(yīng)

發(fā)布時間:2010-03-26 作者: 來源: 瀏覽:1089

  美國科學(xué)家首次成功地將人眼可見的物體置于量子狀態(tài),讓它處于動和不動的疊加狀態(tài)。實驗表明,量子力學(xué)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(jié)果對物理學(xué)的發(fā)展和量子計算機的研發(fā)具有非常重要的意義。
  宏觀物體的量子效應(yīng)可以追溯到薛定諤的“薛定諤貓”理想實驗。該理論認(rèn)為,量子力學(xué)不適用于由微觀粒子組成的宏觀體。
  “薛定諤貓”是關(guān)于量子理論的一個理想實驗。設(shè)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(guān)控制,電子開關(guān)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(guān),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(rèn)為,存在一個中間態(tài),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(tài)。
  在實驗中,美國加州大學(xué)圣巴巴拉分校的安德魯?克萊蘭領(lǐng)導(dǎo)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(dāng)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(xué)法則的超導(dǎo)電路,隨后,他們將整個系統(tǒng)冷卻,讓系統(tǒng)處于量子基態(tài)。
  克萊蘭和同事證實,處于基態(tài)的木槳沒有任何振動能。他們接著通過同樣的超導(dǎo)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(tài),并且將它同木槳聯(lián)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(tài)。
  美國物理學(xué)會院士、俄勒岡大學(xué)教授王海林(音譯)表示,研究結(jié)論非?!傲钊顺泽@”。他們的研究表明,量子力學(xué)的法則也適用于宏觀物體,這對物理學(xué)的發(fā)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(tài)?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(tài)。
  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(tài),大物體的量子狀態(tài)能夠給研究人員提供更多的信息,比如量子力學(xué)和引力之間的關(guān)系等,另外,這也將為量子計算機的研發(fā)提供更多的信息。 

 

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