在黑暗中观察宏观量子效应
发布时间：2024-01-11 00:00:07 阅读数： 127
一个纳米级的玻璃珠在静电或磁力产生的电位中进化，进入宏观量子叠加态。来源:Helene Hainzer
速度快，避光，滚过弯曲的斜坡:这是理论物理学家在最近发表在《物理评论快报》上的一篇论文中提出的一个开创性实验的秘诀。在静电或磁力产生的势中进化的物体有望快速可靠地产生宏观量子叠加态。日常现实和量子世界之间的界限仍然不清楚。一个物体的质量越大，当它的运动冷却到绝对零度时，它就变得越局域化。由奥地利科学院量子光学和量子信息研究所(ÖAW)和因斯布鲁克大学理论物理系的Oriol Romero-Isart领导的研究人员提出了一个实验，在这个实验中，一个光学悬浮的纳米粒子冷却到基态，在静电或磁力产生的非光学(“暗”)势中进化。这种暗势的演化有望快速可靠地产生宏观量子叠加态。
激光可以将纳米级的玻璃球冷却到其运动基态。这样的玻璃球在被空气分子轰击和散射入射光的情况下，会迅速升温并离开量子状态，从而限制了量子控制。为了避免这种情况，研究人员建议让球体在黑暗中进化，关闭光线，仅由不均匀的静电或磁力引导。这种进化不仅足够快，可以防止杂散气体分子的加热，而且还提升了极端的局域化和明确的量子特征。最近发表在《物理评论快报》上的一篇论文也讨论了这一提议是如何规避这类实验的实际挑战的。这些挑战包括需要快速实验运行，尽可能少地使用激光以避免退相干，以及使用相同的粒子快速重复实验运行的能力。这些考虑对于减轻低频噪声和其他系统误差的影响至关重要。该提案已与ERC协同资助项目Q-Xtreme的实验伙伴进行了广泛讨论。Oriol Romero-Isart的理论团队说:“提出的方法与他们实验室目前的发展相一致，他们应该很快就能在经典状态下用热粒子测试我们的方案，这将非常有用，可以在激光关闭时测量和最小化噪声源。”“我们相信，虽然最终的量子实验将不可避免地具有挑战性，但它应该是可行的，因为它符合制备这些宏观量子叠加态的所有必要标准。”
