超低噪聲系統(tǒng)實現(xiàn)室溫量子“光學(xué)壓縮”
科技日報北京2月20日電 （記者劉霞）在量子力學(xué)領(lǐng)域，科學(xué)家一直難以在室溫下觀測和控制量子現(xiàn)象，尤其是在大尺度上。據(jù)瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院官網(wǎng)報道，該校科學(xué)家開發(fā)出一種超低噪聲系統(tǒng)，在室溫下實現(xiàn)了量子“光學(xué)壓縮”。這項開創(chuàng)性研究有助科學(xué)家理解如何創(chuàng)建大而復(fù)雜的量子態(tài)。相關(guān)論文發(fā)表于最新一期《自然》雜志。
一般而言，科學(xué)家更容易在接近絕對零度的環(huán)境下檢測到量子效應(yīng)，但這一極低溫度要求制約了量子技術(shù)的實際應(yīng)用。
在最新研究中，研究團(tuán)隊創(chuàng)建了一個超低噪聲光學(xué)機械系統(tǒng)。這是一種光和機械運動相互連接的裝置。該系統(tǒng)使他們能夠高精度地研究和操縱光影響運動的物體。室溫的主要問題是熱噪聲，它會擾亂微妙的量子動力學(xué)。為最大限度減少這種情況，研究人員用到了專門的反射鏡——腔鏡，其能在有限的空間內(nèi)來回反射光線，有效地“捕獲”光線，并增強其與系統(tǒng)中機械元件的相互作用。
系統(tǒng)另一關(guān)鍵部件是一個4毫米的鼓狀裝置，即機械振蕩器，它可與腔內(nèi)的光相互作用。該裝置設(shè)計精巧，尺寸相對較大，能與環(huán)境噪聲隔離開來，使科學(xué)家能在室溫下檢測到微妙的量子現(xiàn)象。
研究團(tuán)隊可在不需要極低溫度的情況下，有效地控制和觀察宏觀系統(tǒng)中的量子現(xiàn)象。這將有助于擴(kuò)大量子光學(xué)機械系統(tǒng)的使用范圍，在宏觀尺度上開展量子測量和量子力學(xué)實驗。
研究人員表示，他們新開發(fā)的系統(tǒng)可能會催生新型混合量子系統(tǒng)。在這種系統(tǒng)中，機械鼓可與不同物體，如被捕獲的原子云，發(fā)生強烈的相互作用。
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