實(shí)驗(yàn)裝置的藝術(shù)圖。圖片來(lái)源：EPFL
在量子力學(xué)領(lǐng)域，科學(xué)家一直難以在室溫下觀測(cè)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(bào)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(shí)現(xiàn)了量子“光學(xué)壓縮”。這項(xiàng)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(duì)零度的環(huán)境下檢測(cè)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(shí)際應(yīng)用。
在最新研究中，研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)建了一個(gè)超低噪聲光學(xué)機(jī)械系統(tǒng)。這是一種光和機(jī)械運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)的物體。室溫的主要問(wèn)題是熱噪聲，它會(huì)擾亂微妙的量子動(dòng)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(lái)回反射光線，有效地“捕獲”光線，并增強(qiáng)其與系統(tǒng)中機(jī)械元件的相互作用。
該系統(tǒng)另一關(guān)鍵部件是一個(gè)4毫米的鼓狀裝置，即機(jī)械振蕩器，它可與腔內(nèi)的光相互作用。該裝置設(shè)計(jì)精巧，尺寸相對(duì)較大，能與環(huán)境噪聲隔離開來(lái)，使科學(xué)家能在室溫下檢測(cè)到微妙的量子現(xiàn)象。
研究團(tuán)隊(duì)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(jī)械系統(tǒng)的使用范圍，在宏觀尺度上開展量子測(cè)量和量子力學(xué)實(shí)驗(yàn)。
研究人員表示，他們新開發(fā)的系統(tǒng)可能會(huì)催生新型混合量子系統(tǒng)。在這種系統(tǒng)中，機(jī)械鼓可與不同物體，如被捕獲的原子云，發(fā)生強(qiáng)烈的相互作用。
