新研究：迄今最大規(guī)模量子疊加測(cè)試完成 近2000個(gè)原子組成

據(jù)美國(guó)物理學(xué)家組織網(wǎng)近日?qǐng)?bào)道，由奧地利與瑞士科學(xué)家合作進(jìn)行的一項(xiàng)新研究，對(duì)量子疊加原理進(jìn)行了迄今最大規(guī)模測(cè)試：由近2000個(gè)原子組成的高溫復(fù)雜分子被置于量子疊加態(tài)，并進(jìn)行干涉。

量子疊加原理是量子理論的一個(gè)標(biāo)志，它在波函數(shù)的框架下對(duì)粒子的行為進(jìn)行描述。粒子就像池塘表面的水波一樣，可以表現(xiàn)出干涉效應(yīng)。但與水波不同的是，量子波通過(guò)孤立的單個(gè)粒子都可以表現(xiàn)出來(lái)。

在量子力學(xué)里，雙縫實(shí)驗(yàn)是一種演示光子或電子等微觀物體的波動(dòng)性與粒子性的實(shí)驗(yàn)。

在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，粒子波同時(shí)通過(guò)兩條縫并進(jìn)行干涉，這種效應(yīng)已在光子、電子、中子、原子甚至分子中得到了證明，但它也提出了一個(gè)物理學(xué)家和哲學(xué)家一直在努力解決的問(wèn)題：這些奇怪的量子效應(yīng)是如何過(guò)渡到我們熟悉的經(jīng)典世界的。

現(xiàn)在，維也納大學(xué)的馬庫(kù)斯·阿恩特團(tuán)隊(duì)以最直接的方式——通過(guò)展示更大質(zhì)量物體的干涉解決了這個(gè)問(wèn)題。

在最近實(shí)驗(yàn)中，這些分子的質(zhì)量超過(guò)25000道爾頓(原子質(zhì)量單位)，是之前記錄的幾倍。其中，通過(guò)干涉儀發(fā)出的最大分子之一由40000多個(gè)質(zhì)子、中子和電子組成，其德布羅意波長(zhǎng)比單個(gè)氫原子的直徑還要小1000倍。瑞士巴塞爾大學(xué)的馬塞爾·馬約爾團(tuán)隊(duì)使用特殊技術(shù)合成了如此巨大的分子。

有模型預(yù)測(cè)，粒子的波函數(shù)會(huì)以與質(zhì)量平方成正比的速度自發(fā)坍縮。最新實(shí)驗(yàn)表明，在給定的時(shí)間長(zhǎng)度內(nèi)，重粒子保持疊加狀態(tài)，且分子處于疊加狀態(tài)的時(shí)間超過(guò)7毫秒，設(shè)置了新的干涉時(shí)限。

阿恩特說(shuō)：“我們的實(shí)驗(yàn)表明，量子力學(xué)雖然很奇怪，但也非常堅(jiān)強(qiáng)。我樂(lè)觀地認(rèn)為，未來(lái)的實(shí)驗(yàn)將在更大規(guī)模上對(duì)它進(jìn)行測(cè)試，量子和經(jīng)典之間的界線在變得越來(lái)越模糊。”(記者劉霞)

關(guān)鍵詞： 量子疊加測(cè)試