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[涨姿势] 海森堡显微镜首次在室温下实现

作者：精品下载站 日期：2024-12-13 16:31:28 浏览：14 分类：涨姿势

海森堡显微镜首次在室温下实现

研究人员开发了一种噪声水平极低的量子光机械系统。

[涨姿势] 海森堡显微镜首次在室温下实现

艺术家对实验所用设置的印象。

图片来源：EPFL 和 Second Bay Studios

旨在操纵室温下光斗争的量子特性的机械系统。干扰量子系统的噪声源太多了。有些取决于机械部分，例如低质量，有些取决于光学特性，有些仍然取决于热效应。研究人员现已开发出一种装置，首次允许在室温下使用量子光机械系统。

人们对这些系统进行实验研究以及有趣的应用感兴趣。它们可用于测量小质量、信号（如磁场），甚至力（如重力）。消除对接近绝对零温度的需求消除了在实验室外使用量子技术的主要障碍。

“几十年来，达到室温量子光力学状态一直是一个公开的挑战，”来自洛桑联邦理工学院的联合团队负责人 Tobias J. Kippenberg 在一份声明中表示。 “我们的工作有效地实现了海森堡显微镜——长期以来人们认为这只是一个理论上的玩具模型。 ”

该系统利用光和机械运动来高精度地影响移动物体。该装置使用一个空腔将光线捕获在具有类似晶体结构的特殊镜子内。空腔内有一个4毫米（0.16英寸）的鼓状装置。这是一个机械零件。

[涨姿势] 海森堡显微镜首次在室温下实现


结合在一起，该系统允许研究人员在室温下进行“光学挤压”。这是一种基于海森堡不确定性原理的量子现象。光的一种特性（例如其强度）被操纵，使其具有较小的波动，并通过相关的特性（例如相位）来平衡，从而增加波动。

“我们在本次实验中使用的鼓是我们多年来努力创造与环境隔离良好的机械振荡器的结晶，”联合团队负责人尼尔斯·约翰·恩格尔森 (Nils Johan Engelsen) 说道。

“我们用来处理臭名昭著且复杂的噪声源的技术与更广泛的精密传感和测量领域具有高度相关性和影响力，”领导该项目的两名博士生之一黄冠豪补充道。

该设置表明即使在室温下也可以操纵量子系统。鉴于量子光机械系统在进行量子测量中的普遍性，这一发展必将产生令人兴奋的后果。

“我们开发的系统可能会促进新的混合量子系统，其中机械鼓与不同的物体（例如被捕获的原子云）强烈相互作用，”领导这项研究的另一位博士生阿尔贝托·贝卡里（Alberto Beccari）补充道。 “这些系统对于量子信息很有用，可以帮助我们了解如何创建大型、复杂的量子态。 ”

一篇描述结果的论文发表在《自然》杂志上。

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