新科学家:薛定谔元件-同时身处两地的工具

刊物: 《新科学家》6月26日
导读者: 韩晶晶
原文: 请看这里

量子物理可以说是最成功的物理理论,尽管如此,许多物理学家依然相信,量子力学只是更基本物理规律的近似,当将其推向更极端的条件下时,它就会失效而显露出背后隐藏的物理本质。

量子的世界中存在着奇特的叠加态现象,例如一个光子的自旋会同时存在两个方向。测量会让叠加态消失,但量子力学不能解释到底发生了什么。关于叠加态最有名的例子是薛定谔的猫。薛定谔想用生死叠加的猫来说明量子力学的不完备性,因为猫这样的宏观物体是不可能处于量子状态的。然而,维也纳大学的Markus Arndt成功的用碳70分子做了双缝干涉实验,这种足以在显微镜下看到的分子表现出了明显的量子性质。

量子机械可以把对叠加态的研究推向量子力学与经典物理的交界边缘。加州大学圣芭芭拉分校的AaronO’Connell等制作的量子机械,一条50微米长的铝片振子,已经可以处于振动与不振动的叠加态。不过静止状态和振动状态之间的差异现在还太小,只有10-16米,要得到有意义的结果,还需要增大一个数量级甚至更多。虽然如此,这依然是个激动人心的进步,让振子处于不同的状态下,有可能出现超出量子力学预测的现象,它将可以用来检验各种试图解释叠加态坍缩的新理论。

当世人的目光都集中于大型强子对撞机的时候,不需要超高能量的量子机械却给物理学家打开了了解宇宙基本原理的另一扇门。

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