中國計量網 http://www.chinajl.com.cn/
中國計量網——計量行業(yè)門戶網站
計量資訊速(sù)遞
您當前的位(wèi)置: 首頁 > 新聞 > 國際資訊

量(liàng)子力學預(yù)測的最(zuì)低溫度(dù)被突破,這是一個萬(wàn)物沉寂的世界

發布時間:2017-02-03 作者: 來源:今日頭(tóu)條 瀏(liú)覽(lǎn):2059

    近日,美國國家標準與技術研究所(NIST)的物理學家將(jiāng)一個機械物體的溫度降至新低,突破了所謂的“量子極限”。
 

    2017年1月12日,《自然》雜誌刊文介紹(shào)了NIST的這個新實驗。文章描述了如何將一(yī)隻(zhī)納米尺度上的機械鼓---- 一個可以振動的鋁薄膜----冷卻到(dào)低於五分(fèn)之一個能(néng)量量子的溫度,這個溫度低於量子力學預言的最低溫度。


    NIST的(de)科(kē)學家(jiā)說,理論上這個技(jì)術可以把物體冷卻到絕對零度,這是一個萬(wàn)物沉寂、沒有能量(liàng)、也沒有運動的溫度。


    “鼓被冷卻到的溫度越(yuè)低,在應用(yòng)中的表現就(jiù)越好,”該實驗的負責人、NIST物理學家John Teufel說。“傳感器會更(gèng)加地靈(líng)敏;儲(chǔ)存器可以保存更久的信息。若用來造量子計算機,計算過程會沒有任何失真,可(kě)以準確地給出你想要的答案。”


    “實驗結果對該領域的專家來說完全(quán)是個驚喜!”Teufel的(de)小組的另(lìng)一位主(zhǔ)要負責人Jose Aumentado說,“這是(shì)一個(gè)十分優美的實驗,必將產生巨大影響。”


    鋁鼓的直徑200納米,厚(hòu)度100納米,它嵌在一個(gè)特殊設計的(de)超導電路中,鼓的(de)振動可以影響在其腔體(tǐ)中來回反射的微波。微波(bō)也(yě)是電磁波的一種,是一種看不見的“光”,比起可見光來,它的波長更長,頻率更低。


    腔體中的微波會調整自身頻率來適應鼓的(de)自然共振頻率(lǜ)。每一個鼓腔都(dōu)有一個自然共振頻率,像“聲調”一樣。用手指在裝有水(shuǐ)的水杯邊緣磨擦,水杯會嗡(wēng)嗡作響(xiǎng),杯中水量決定水杯空腔(qiāng)的大小,從而產生不同的音調。鼓腔的自(zì)然頻(pín)率(lǜ)也是同樣的道理。


    NIST的科學(xué)家曾將量子鼓冷卻到它的基態,即三分之一個能量量子。他們使用(yòng)了一種叫邊帶冷卻(sidebandcooling)的方法,在超(chāo)導電路上施加了一個頻率略低於鼓腔諧振頻率的振蕩電流,鼓腔(qiāng)在電流作用下(xià)振動產生相同頻率的光子,如前所述,這些光子又會被調整到略高的鼓腔自然諧振的頻(pín)率上。


    我們知道,光子的頻率越高,能量就越大,多餘的能量(liàng)自然來自量子鼓本身。當光(guāng)子(zǐ)積累(lèi)到一定程度後(hòu)便從鼓中溢出,帶走這些能量,鼓就(jiù)被冷卻下來了。這個原理與大名鼎鼎的激光冷卻原理大(dà)同小異,1978年NIST第一次用激光冷卻了一個原子(zǐ),如今激光冷卻已經被應用於原子鍾等廣泛領域。


    最近的一次NIST實驗又有(yǒu)了新的改進----使用(yòng)“壓縮態光(guāng)”(squeezed light)來驅動電路(lù)。“壓縮”(Squeezing)是一個量子力學(xué)的概念,一個處於(yú)壓縮態的(de)光子,其噪音或量子擾動被壓縮到了最低。


    在量子擾動的製約(yuē)下,傳統技術隻能將物體冷卻到了某一個最低溫度,NIST的團隊通過使用壓縮(suō)光,獲得了更加精(jīng)確的電流頻率。這個特殊的電路可以產生十分(fèn)“純淨”的光子,將量子擾(rǎo)動控製在最低水平,從而突破了最低溫度的限製。


    “光子的噪音(即光(guāng)子動量和(hé)位置的不確定性)會增加光子隨機碰撞腔壁的概率,這種碰撞反而會加熱腔體,我們通過對(duì)光子態的振幅和相位在某個特定方向上進行壓縮(suō),產生了完全相(xiàng)幹的光子,和更加穩定的光場”,Teufel說,“這些光子既脆(cuì)弱又強大。”
NIST的實驗證明了壓縮(suō)態光可以突(tū)破一直以(yǐ)來的冷卻極限,Teufel說,這也適用於更大的物體或(huò)者(zhě)低頻的物體,這些往往是最難冷卻的。


    量子鼓有(yǒu)著很多應用,比如由量子計(jì)算機和經典計算機組成的混合(hé)型計(jì)算機,理論上說,量子計算機在(zài)某些目前還(hái)十分棘手的計(jì)算問題上會得心應手。

分(fèn)享到:
通知 點擊查看 點擊查看
公告 征訂通(tōng)知 征訂通知
會員注冊
已有(yǒu)賬(zhàng)號,
會員登陸
完善信息
找回密碼
一卡二卡久久丨亚洲永久精品视频丨99亚洲永久免费精品丨國產成人綜合丨伊甸园是什么意思丨天天桃色网丨青热久思思丨最新高清中文字幕在线观看视频最新