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(kāi)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(kāi)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(mén)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。

操作裝置的概念圖，由一個(gè)納米柱加載的鼓組成，該鼓夾在兩個(gè)周期性分段的鏡子中，允許激光在室溫下與鼓發(fā)生強(qiáng)烈的量子力學(xué)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(kāi)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(kāi)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(kāi)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。

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