據(jù)外媒報(bào)道,測(cè)不準(zhǔn)原理是量子力學(xué)的一個(gè)基本概念,由維爾納·海森堡在20世紀(jì)20年代末首次提出。在量子世界中,像為所有電子產(chǎn)品提供動(dòng)力的電子一樣,那里的粒子也可以表現(xiàn)出波的行為。因此,粒子無法同時(shí)擁有明確的位置和動(dòng)量。比如測(cè)量一個(gè)粒子的動(dòng)量會(huì)導(dǎo)致位置的擾動(dòng),因此不能精確地定義位置。
在最近發(fā)表在《科學(xué)》上的一項(xiàng)研究中,由來自芬蘭阿爾托大學(xué)的Mika Sillanp??教授領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)指出,有一種方法可以繞過測(cè)不準(zhǔn)原理。該團(tuán)隊(duì)成員還包括澳大利亞新南威爾士大學(xué)的Matt Woolley博士,他為該實(shí)驗(yàn)開發(fā)了理論模型。
研究小組沒有使用基本粒子,而是使用了更大的物體進(jìn)行實(shí)驗(yàn):兩個(gè)振動(dòng)的鼓面,其寬度只有人類頭發(fā)的1/5。鼓面被小心地強(qiáng)制表現(xiàn)出量子力學(xué)的行為。
“在我們的研究中,鼓面呈現(xiàn)出集體量子運(yùn)動(dòng)。鼓之間的振動(dòng)相位則相反,當(dāng)其中一個(gè)鼓處于振動(dòng)周期的結(jié)束位置時(shí),另一個(gè)鼓同時(shí)處于相反的位置。在這種情況下,如果兩個(gè)鼓被視為一個(gè)量子力學(xué)實(shí)體,鼓運(yùn)動(dòng)的量子不確定性就被抵消了,”該研究的論文主要作者Laure Mercier de Lepinay博士指出。
這意味著研究人員能同時(shí)測(cè)量?jī)蓚€(gè)鼓面的位置和動(dòng)量--根據(jù)海森堡測(cè)不準(zhǔn)原理,這是不可能的。打破這一規(guī)則使他們能夠描述驅(qū)動(dòng)鼓面的極其微弱的力量。
“其中一個(gè)鼓以相反的方式響應(yīng)另一個(gè)鼓的所有力,有點(diǎn)負(fù)質(zhì)量,”Sillanp??說道。
此外,研究人員還利用這一結(jié)果提供了迄今為止最確鑿的證據(jù),其證明了這樣的大型物體可以表現(xiàn)出量子糾纏。糾纏對(duì)象無法相互獨(dú)立地描述,即使它們可能擁有任意大的空間分離。糾纏使成對(duì)物體的行為方式跟經(jīng)典物理學(xué)相矛盾,它是新興量子技術(shù)背后的關(guān)鍵資源。
在宏觀物體中,像糾纏這樣的量子效應(yīng)非常脆弱,它們很容易被周圍環(huán)境的任何擾動(dòng)破壞。因此,實(shí)驗(yàn)是在非常低的溫度--零下273度下,只比絕對(duì)零度高百分之一度--進(jìn)行的。
未來,研究小組將把這些想法用于實(shí)驗(yàn)室測(cè)試,其將被用來探索量子力學(xué)和引力的相互作用。振動(dòng)的鼓面也可以作為連接大規(guī)模分布式量子網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的接口。
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