物理定律指出,一个对象不能同时在两个地方。斯坦福大学研究人员的一项突破性研究使用了一个量子怪癖,使原子的“云”同时在两个地方。这项研究强调了使用传送带在巨大距离上“重现”有形物体的可能性。
这项研究由斯坦福物理学家马克·卡塞维奇(Mark Kasevich)博士领导。该团队演示了如何使两个rubidium原子云到“叠加”或量子状态,这是对物理系统的翻译或描述。研究是出版在自然日记在12月23日。
量子状态通常发生在亚原子颗粒中,使它们能够一次存在于双自旋状态中:上下。在原子量表上,卡塞维奇和他的同事证明,可以在距离上产生叠加多达21英寸(54厘米)。
实验
该团队招募了一种称为“轻脉冲原子干涉法”的技术,该技术可帮助科学家使用激光模式检测原子。他们创建了一个称为Bose-Einstein冷凝物的云,该云由10,000个rubidium原子组成,并直径为几毫米。他们使用激光,将云射向10米(32英尺)的高室。
到达房间的顶部后,云创建两个州在倒下之前几秒钟。这两个州彼此相距21英寸(54厘米)。叠加持续了一秒钟,然后激光器将它们变成一个。
团队分析了两个州到达商会底部所花费的时间。他们发现原子似乎从两个高度下降,差半米。
“这些结果将量子叠加推向了新的宏观制度,表明量子叠加在日常生活的距离和时间尺度上仍然有可能,”说研究人员。
应用程序
量子叠加可以像人们传输信息一样革命。例如,当前的计算机利用常规计算机位或二进制1或0。当计算机科学家成功地开发量子计算机时,量子位或量子位可以一次在三个状态下,这使机器能够计算多面值计算。
从角度看,让我们看一下一个受欢迎的游戏。要玩“愤怒的小鸟”,一个小工具需要40,000个传统的计算机钻头来运行游戏。超级计算机 只有1,000个量子位供电,可以轻松破解加密键。
利用量子物理学的怪癖使传送成为可能。一次在两个地方存在的量子状态称为“纠缠”。这个怪癖可以使得在没有物理链接的情况下发送数据,有形的对象或跨英里的人。
照片:Eoin Gardiner |Flickr