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迄今最大规模量子叠加测试完成

来源:科技日报 作者:刘霞 2019-09-27 14:39:32

据美国物理学家组织网近日报道,由奥地利与瑞士科学家合作进行的一项新研究,对量子叠加原理进行了迄今最大规模测试:由近2000个原子组成的高温复杂分子被置于量子叠加态,并进行干涉。

  量子叠加原理是量子理论的一个标志,它在波函数的框架下对粒子的行为进行描述。粒子就像池塘表面的水波一样,可以表现出干涉效应。但与水波不同的是,量子波通过孤立的单个粒子都可以表现出来。

  在量子力学里,双缝实验是一种演示光子或电子等微观物体的波动性与粒子性的实验。

  在这个实验中,粒子波同时通过两条缝并进行干涉,这种效应已在光子、电子、中子、原子甚至分子中得到了证明,但它也提出了一个物理学家和哲学家一直在努力解决的问题:这些奇怪的量子效应是如何过渡到我们熟悉的经典世界的。

  现在,维也纳大学的马库斯·阿恩特团队以最直接的方式——通过展示更大质量物体的干涉解决了这个问题。

  在最近实验中,这些分子的质量超过25000道尔顿(原子质量单位),是之前记录的几倍。其中,通过干涉仪发出的最大分子之一由40000多个质子、中子和电子组成,其德布罗意波长比单个氢原子的直径还要小1000倍。瑞士巴塞尔大学的马塞尔·马约尔团队使用特殊技术合成了如此巨大的分子。

  有模型预测,粒子的波函数会以与质量平方成正比的速度自发坍缩。最新实验表明,在给定的时间长度内,重粒子保持叠加状态,且分子处于叠加状态的时间超过7毫秒,设置了新的干涉时限。

  阿恩特说:“我们的实验表明,量子力学虽然很奇怪,但也非常坚强。我乐观地认为,未来的实验将在更大规模上对它进行测试,量子和经典之间的界线在变得越来越模糊。”

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