奥地利研究团队提出新实验:在暗势场中实现宏观量子叠加态

技术研究 量科网 2024-01-15 10:09

日常现实和量子世界之间的界限仍然不明确。物体的质量越大,当它冷却到绝对零度而成为量子时,它就会变得越局域化。由来自奥地利科学院量子光学与量子信息研究所(IQOQI)和因斯布鲁克大学理论物理系的Oriol Romero-Isart领导的研究团队提出了一项实验,在这个实验中,通过光学技术悬浮的纳米粒子被冷却到基态后,会在由静电力或磁力产生的非光学("暗")势场中演化。这种暗势场的演变有望快速可靠地产生宏观量子叠加态。

激光可以将纳米级大小的玻璃球冷却到其运动基态。如果将这种玻璃球单独放置,并使其受到空气分子的轰击和入射光的散射,它会迅速升温并离开量子态。为了避免这种情况,研究人员建议关掉灯,让玻璃球在黑暗中演化,仅由非均匀的静电力或磁力引导。这种演化速度不仅足以防止来自杂散气体分子的加热,而且还提升了极端局域化,并明确地显示出量子特征。

最近发表在《物理评论快报》上的该论文还讨论了这一提议要如何规避此类实验的实际挑战。这些挑战包括需要快速的实验运行,尽量少用激光以避免退相干,以及能够快速使用相同粒子来重复运行实验。这些考虑因素对于减轻低频噪声和其他系统误差的影响至关重要。

Oriol Romero-Isart的理论团队表示:“我们提出的方法与他们实验室目前的进展是一致的,他们应该很快就能用经典体系中的热粒子来测试我们的协议,这将非常有助于测量和尽量减少激光关闭时的噪声源。我们相信,虽然最终的量子实验将不可避免地具有挑战性,但它应该是可行的,因为它符合了准备这些宏观量子叠加态的所有必要标准。”(编译:Tmac)