观察控制量子运动新方法:帮助发现时空涟漪 组图

 作者:祁肩辚     |      日期:2019-03-08 03:19:00
时空涟漪-引力波有助于揭示140亿年前宇宙的形成但是迄今为止,发现这种引力波依然是一件很困难的事情现在,美国科学家宣称他们找到了一种新的方法,这种方法能够增加引力波的发现概率 经典物理学的原理只适用于解释较大尺度物体的物理现象,而在量子力学的尺度上,没有物体是真正静止的 Schwab教授和他的团队设计了一个微米级的装置,该装置能够观测到量子噪声并且控制它这个装置是由一个柔性铝片置于硅基质表面组成,当铝片以350万次每秒的频率振动时,就会与超导电路相连通 北京时间9月8日消息,据国外媒体报道,时空涟漪-引力波有助于揭示140亿年前宇宙形成的奥秘但是迄今为止,发现这种引力波依然是一件很困难的事情现在,美国科学家宣称他们找到了一种新的方法,这种方法能够增加引力波的发现概率 加州理工学院的研究人员宣称,他们找到了一种新的方法,能够观察和控制相对较大物体的“量子运动”现在经典物理学的原理只适用于解释较大尺度物体的物理现象,而在量子力学的尺度上,没有物体是真正静止的加州理工学院应用物理学教授Keith Schwab称:“在过去几年中,我们和世界上的其它一些团队找到了一种方法,该方法通过冷却来使微米级的物体静止,冷却后的物体会回到量子基态从而静止但是即使处于量子基态,物体仍然有微小的振动,也可以称之为“噪声”” 理论上量子振动或者叫量子噪声是所有物体所固有的本质运动,永远不会消失,因此它可以被用于检测引力波的存在Schwab教授和他的团队设计了一个微米级的装置,该装置能够观测到量子噪声并且控制它这个装置是由一个柔性铝片置于硅基质表面而组成,当铝片以350万次每秒的频率振动时,就会与超导电路相连通 根据经典物理学理论,当振动装置最终冷却至基态时,就会完全静止然而实验观察并非如此,Schwab和他的团队成员发现,当装置处于基态时,残余能量,也就是量子噪声依然存在Schwab教授称:“这种能量是用来描述量子世界本质的我们知道量子力学可以用来解释电子行为但在此处,我们将量子物理学应用于相对较大的物体上,这样就能在光学显微镜下进行观察,我们所观察的不是一个而是上万亿个原子的量子效应”随后,科学家找到了一种能够控制量子噪声的方法,并且能够周期性地减少量子噪声 Schwab解释说:“主要有两个变量用来描述这种运动或噪声,通过实验证实我们确实能够将第一个变量的波动变小,但同时会导致第二个变量的波动变大,这就是所谓的量子压缩态我们在一个地方压缩了噪声,但是由于压缩,噪声不得不跑到其它地方不过,只要那些地方不是我们所需要测量的,就无关紧要” 未来,这种控制量子噪声的方法可以被用来提高灵敏度极高的测量的精度,例如激光干涉引力波天文台(LIGO)进行的测量LIGO进行的这种测量主要用来寻找引力波的存在Schwab教授称:“我们的工作目的就在于能够在更大的物体尺度上进行量子力学检测,直到有一天能真正探测到引力波” 他们的研究成果已经发表在《科学》杂志上,