洛桑聯邦理工學院（EPFL）的研究人員克服了乙個長期存在的障礙，即需要極冷的環境來控制室溫下的量子現象，從而在量子力學方面取得了里程碑式的成就。 這為量子技術的應用和巨集觀量子系統的研究開闢了新的可能性。 在量子力學領域，在室溫下觀察和控制量子現象的能力長期以來一直難以實現，尤其是在大尺度或"巨集觀"規模。
操作裝置的概念圖，由兩個週期性分割的鏡子組成，夾在含有奈米柱的鼓之間，允許雷射在室溫下與鼓強烈相互作用。 **洛桑聯邦理工學院（EPFL）和第二灣工作室（Second Bay Studios）。
傳統上，這種觀測只在接近絕對零度的環境中進行，因為量子效應更容易被探測到。 然而，對極冷環境的要求一直是乙個主要障礙，限制了量子技術的實際應用。
現在，洛桑聯邦理工學院的託比亞斯·奇彭伯格（Tobias J. Chippenberg）Kippenberg）和尼爾斯·約翰·恩格爾森（Nils Johan Engelsen）的一項研究重新定義了可能性的界限。這項開創性的工作融合了量子物理學和機械工程，能夠在室溫下控制量子現象。
Kippenberg 說"幾十年來，實現室溫量子光力學一直是乙個公開的挑戰。 我們的工作有效地實現了海森堡顯微鏡——長期以來，海森堡顯微鏡一直被認為是一種理論上的玩具模型。 "
在今天（2月14日）發表在《自然》雜誌上的一項實驗裝置中，研究人員創造了一種超低雜訊的光機械系統——一種光和機械運動相互連線的裝置，使他們能夠高精度地研究和操縱光如何影響移動物體。
結晶腔，中間有乙個鼓。 **guanhao huang/epfl
室溫的主要問題是熱雜訊，它會干擾微妙的量子動力學。 為了最大限度地減少熱雜訊，科學家們使用了腔鏡，這是一種特殊的鏡子，可以在密閉空間（腔）中來回傳播光線，有效地"捕獲"光，並增強光與系統中機械元件的相互作用。 為了降低熱雜訊，這些反射鏡採用晶體般的週期性（"聲子晶體"結構。
另乙個關鍵部件是乙個稱為機械振盪器的 4 公釐鼓狀裝置，它與腔內的光相互作用。 它相對較大的尺寸和設計是將其與環境雜訊隔離的關鍵，這使得在室溫下檢測微妙的量子現象成為可能。 恩格爾森說"我們在這個實驗中使用的鼓是多年努力的結晶，以創造乙個與環境良好隔離的機械振盪器。 "
我們用於處理困難和複雜雜訊源的技術對更廣泛的精密感測和測量領域具有重要意義"領導該項目的兩名博士生之一黃冠豪說。
這種量子現象是指根據海森堡原理的規定，操縱光的某些特性，例如強度或相位，以減少乙個變數的波動，而犧牲增加另乙個變數的波動。
通過在他們的系統中展示室溫下的光學擠壓，研究人員表明，他們可以有效地控制和觀察巨集觀系統中的量子現象，而不需要極低的溫度。 該團隊認為，該系統在室溫下執行的能力將擴大量子光機系統的使用，量子光機系統是巨集觀尺度上量子測量和量子力學的既定試驗台。
領導這項研究的另一位博士生阿爾貝托·貝卡里（Alberto Beccari）補充說："我們開發的系統可能會促進新的混合量子系統，其中機械鼓與不同的物體（例如被困的原子雲）強烈相互作用。 這些系統對於量子資訊非常有用，可以幫助我們了解如何建立大型複雜量子態。 "
彙編**：scitechdaily