超低噪声系统实现室温量子“光学压缩”
发布时间: 2024-02-22 18:42:27
科技日报北京2月20日电 （记者刘霞）在量子力学领域，科学家一直难以在室温下观测和控制量子现象，尤其是在大尺度上。据瑞士洛桑联邦理工学院官网报道，该校科学家开发出一种超低噪声系统，在室温下实现了量子“光学压缩”。这项开创性研究有助科学家理解如何创建大而复杂的量子态。相关论文发表于最新一期《自然》杂志。
一般而言，科学家更容易在接近绝对零度的环境下检测到量子效应，但这一极低温度要求制约了量子技术的实际应用。
在最新研究中，研究团队创建了一个超低噪声光学机械系统。这是一种光和机械运动相互连接的装置。该系统使他们能够高精度地研究和操纵光影响运动的物体。室温的主要问题是热噪声，它会扰乱微妙的量子动力学。为最大限度减少这种情况，研究人员用到了专门的反射镜——腔镜，其能在有限的空间内来回反射光线，有效地“捕获”光线，并增强其与系统中机械元件的相互作用。
系统另一关键部件是一个4毫米的鼓状装置，即机械振荡器，它可与腔内的光相互作用。该装置设计精巧，尺寸相对较大，能与环境噪声隔离开来，使科学家能在室温下检测到微妙的量子现象。
研究团队可在不需要极低温度的情况下，有效地控制和观察宏观系统中的量子现象。这将有助于扩大量子光学机械系统的使用范围，在宏观尺度上开展量子测量和量子力学实验。
研究人员表示，他们新开发的系统可能会催生新型混合量子系统。在这种系统中，机械鼓可与不同物体，如被捕获的原子云，发生强烈的相互作用。
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