物理学家组成了一支由激光薛定谔猫组成的飞行部队。
学分:Christoph Hohmann,慕尼黑纳米系统倡议(NIM)

一个激光脉冲从一个铷原子上反弹,进入了量子世界,呈现出“薛定谔猫”的怪异物理,然后另一个也做了同样的事情。然后是另一个。

激光脉冲没有长出胡须或爪子。但是他们变得像著名的量子物理思想实验薛定谔的猫在一个重要的方面:它们是大型物体,就像亚原子物理学中同时死亡和活着的生物一样——存在于两个同时存在的边缘地带,矛盾的状态。他们出生的芬兰实验室对他们能生产多少没有限制。一个又一个脉冲变成了量子世界的生物。而那些“量子猫”,尽管它们在实验机里只存在一小部分秒,有成为不朽的潜力。

“在我们的实验中,[激光猫]立即送到探测器,所以它在被创造后就被摧毁了,”巴斯蒂安·哈克说,德国马克斯普朗克量子光学研究所的研究员,他在做实验。[科学事实还是小说?10个科幻概念的合理性]

但不一定是那样的,哈克告诉《现场科学》。澳门金沙官方游戏

“光学状态可以永远存在。所以如果我们把脉冲发射到夜空中,它可以在类似猫的状态下存活数十亿年。”

长寿是使这些脉冲如此有用的原因之一,他补充道。一只长寿命的激光猫可以通过光纤长期旅行,使之成为量子计算机网络的一个很好的信息单元。澳门金莎官方游戏

那么制造像薛定谔猫那样的激光脉冲意味着什么呢?首先,这只猫不是宠物。这是物理学家埃尔文·施林格在1935年提出的一个思想实验,他和他的同事们当时只是发现了量子物理学的完全不合理之处。[量子纠缠是如何工作的(信息图表)]

这是怎么回事:量子物理学规定,在特殊条件下,粒子可以同时具有两个相互矛盾的特性。一个粒子的自旋(一个看起来不像宏观尺度上的自旋的量子测量)可能是“向上”的,也可能是“向下”。只有当它的自旋被测量时,粒子才会以某种方式崩溃。

物理学家对这种行为有几种解释,但最流行的解释(称为哥本哈根解释)说,在观察到粒子之前,它并没有真正地上下旋转。直到那时,在一个朦胧的幽冥世界里,只有在外部观察者强迫下,才能决定其中一个。

薛定谔注意到这有一些奇怪的含义。

他想象着一个不透明的钢盒子,包含一只猫,一个原子一瓶密封的毒气。如果原子衰变(可能,但不确定,多亏了量子力学,盒子里的机械装置会打碎玻璃,杀了猫。如果原子没有衰变,猫会活下来的。把猫放在盒子里一个小时,薛定谔说,猫最终会在生与死之间形成“叠加”。

问题是,他在暗示,这完全没有意义。

然而,薛定谔的猫已经成为遵守经典物理定律的宏观事物的一种有用的缩写。但与量子物体的相互作用使它们既不完全具有一种特性,也不完全具有另一种特性。

在新的实验中,发表在1月1日的一篇论文中。14在日记里自然光子学,请研究人员创造了两种可能的量子态叠加的激光脉冲。他们称这种小脉冲为“飞光猫状态”。

为了制造它们,他们首先把铷原子限制在两个镜子之间的空腔只有0.02英寸(0.5毫米)宽(大约一粒盐的宽度)。原子可以处于三种状态之一:两种“基态”或一种“激发态”。当光线进入空腔时,它被原子缠住了,这意味着它的状态与原子的状态有着根本的联系。

然后,当光脉冲击中光检测器时,它有中间的迹象,两者都没有完全表现得像是被一种或另一种原子缠住了。那是一只发光的飞猫。

介于两者之间的关系与光波,请黑客说。扫视原子后,光继续以波浪的形式穿过空间:山丘和山谷,山和山谷。

但在任何特定的时刻,光的波动是到达山顶还是下降到山谷,都变得不确定,哈克告诉《现场科学》。澳门金沙官方游戏

光的作用就像至少有两个不同的波组成它,每个都是彼此的镜像。

(实际上,光可能有更多的形状:它的波总是至少有一些机会占据“山顶”和“谷底”之间的每一点,但两个镜像波代表了两个最可能不确定的状态。)

研究人员说沿着这条路,这种把移动的猫从一个地方送到另一个地方的能力对量子网络.这是因为量子网络可能依赖于在量子计算机之间来回发送光,黑客说,而不是电力。

“最容易发送的是单光子,但当他们迷路时(这种情况经常发生)他们携带的信息不见了,”他说。澳门金莎官方游戏“猫态可以以一种方式编码量子信息,使[我们]能够检测到光学损耗并对澳门金莎官方游戏其进行校正。虽然每个光传输都有损耗,信息可以完美澳门金莎官方游戏地传输。”

也就是说,还有工作要做。虽然研究人员能够“确定性地”创造出猫,这意味着无论何时进行实验,都会出现一只猫,澳门金莎官方游戏这些猫并不总是能在短距离的光接收器之旅中幸存下来。光学很复杂,有时在到达那里之前,灯光就熄灭了。

也,一个理智的人可能会质疑这些光脉冲是否真的算作薛定谔的猫。它们当然是经典的物体——意味着它们遵循确定性定律但是研究人员在论文中承认,在只有四个光子的尺度下,激光处于宏观和量子尺度的边缘;所以可以说它们是宏观的,在最广泛的定义下。

“的确,【A】一些光子与现实世界毫无关系,宏观物体,”哈克说。“我们使用的相干光脉冲的点是,振幅可以连续放大而不受任何基本限制。”

换句话说,当然,这些是一些小猫科动物。但是没有理由不能用同样的基本思想来制造一些巨大的薛定谔猫。

但研究人员最终对使用这个术语充满信心,“光学飞猫状态”确实有一个环。

最初发表于澳门金沙官方游戏.