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量子论:如何同时出现在两个地方

时间:2011-07-21 00:13:46  来源:东西  作者:
日前,一项雄心勃勃的实验即将展开,诣使玻璃珠出现在空间中的两处。这是对量子论最为敏感的验证。欧洲一位研究员表示,实验将使一个包含数百万原子——比多数病毒都大的玻璃珠在不同空间处于量子叠加态。

自欧文·薛定谔关于猫在叠加态中能处于既死又活状态的假想实验以来,物理学家们一直对宏观物体能否遵循量子论持怀疑态度。

实验构想是将一个直径四十纳米(1纳米=十亿分之一米)的玻璃珠置于小空穴中,再用激光轰击。此举将使玻璃珠从空穴的一侧弹入另一侧。但由于光子在自然界是处于量子态的,所以玻璃珠的位置也将变为量子叠加态。

“本实验将在高度真空跟绝对低温环境中进行,以免玻璃珠受到热噪声或空气分子的干扰。”德国加尔兴普朗克量子光学研究所的主要创始人奥利奥尔·罗梅洛-伊萨特说道。

去年,加州大学圣巴巴拉分校的艾伦·奥康奈尔及同事,在一条长为六十微米(1微米=百万分之一米)的金属条中成功创造了量子叠加态。不过,这段金属条以两种态呈现的物理隔离仅为一个毫微微米(1毫微微米=百万亿分之一米),相当于原子核的直径。

本次全新的实验,与美国同事们的相较,诣在使玻璃珠在瞬间处于两个完全不同的地方,且并不重叠。“我们设想,玻璃珠的质心将在两处空间位置处于量子叠加态,两处的距离大于玻璃珠的直径。”罗梅洛-伊萨特表示。

原子干涉实验曾成功地实现原子级的空间分离,使球壳状碳分子与其他含有数百原子的分子在空间上呈量子叠加态。但本实验将在真正意义的宏观物体上实施这一过程。

科学家表示,此举对验证量子力学具有非凡的价值。观察此类宏观物体的表现是否遵循量子力学,给了我们破解量子论之谜最大的希望。

罗梅洛-伊萨特实验将引领我们“在本质上超越现有技术水平”,伊利诺伊州立大学香槟分校的Anthony Leggett说道。“无论是富勒烯还是奥康奈尔实验,二者都无力在宏观尺度验证量子力学。”

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