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科学家在惯例条件下调查了单量子振荡
2019-11-30 22:10:18

麻省理工学院的科学家在惯例条件下调查了单量子振荡研讨人员在室温下,使用钻石样品,观测到了单量子振荡。

依据经典物理学规律的观念,拨动吉他琴弦会让它发生振荡,像波相同上下移动。可是按照量子力学的理论,振荡不只表现为波的方法,还应该表现为粒子的方法。相同的吉他弦,从量子水平上调查时,需求引入声子的概念。

据《物理谈论X》杂志近来报导,美国麻省理工学院(MIT)和瑞士联邦理工学院(FIT)的科学家们首次于室温下在钻石样品中发明并调查到了单个声子。此前,单声子的调查只能在超低温、真空条件下且通过准确规划的微观资猜中进行。

声子,不只是量子力学中描绘振荡的单个粒子,也与热有相关。例如,当一个由有序晶格构成的晶体一端受热时,量子力学以为热量会以声子或分子键振荡的方法在晶体中传达。因为声子对热很灵敏,因而很难被勘探到。五指山假如声子本身的能量较低,周围热量很可能会触发声子的团体激起,这会使单个光子的勘探像难如登天相同困难。

此前,虽然有研讨人员在超低温条件下,用特别规划的资料完成了单声子的测定。但MIT天体物理与空间研讨所博士后研讨员Vivishek Sudhir以为,科学家们应该脱节杂乱条件,将量子效应带到一般环境中。Sudhir说:“从某种意义上来说,这就像是让量子力学大众化。”

在这项新的研讨中,研讨人员挑选了钻石作为试验目标。在钻科学家在惯例条件下调查了单量子振荡石中,声子的工作频率高达几十太赫兹,以至于在室温下,单声子的能量乃至高于周围的热能。科学家在惯例条件下调查了单量子振荡Sudhir说:“当把这种钻石晶体放置在室温环境中时,因为没有满足能量激起,声子运动乃至不存在。”为了激起单个声子,研讨人员向钻石样品发射了第一道高频激光脉冲,期望激光脉冲中的某个光子能与声子发生相互作用后反射回来。为了破译被激起的声子数量,研讨人员发射了第二道激光脉冲。关于被第一道脉冲激起的声子,第二道脉冲可以使它“失活”。为了证明这全部,研讨人员设置了两个勘探器来捕捉与声子发生了相互作用的光子。

光子与声子相互作用的概率大约是100亿分之一。Sudhir等以每秒8000万次的脉冲对钻石进行了炮击。在数小时内,他们大约能勘探到100万次光子-声子的相互作用。最终,他们发现,在统计学意义上,他们可以发明和检测到单个量子振荡。

当Sudhir等发送第二道激光脉冲时,研讨人员进行了延迟了操作——在激起的声子能量开端衰减时才发射向钻石样品。由此,他们可以发现声子本身的衰变方法。Sudhir说:“咱们不只可以勘探单个声子的诞生,还能勘探它的衰亡。现在咱们可以说,咱们把握了声子在资猜中的持续时刻。这个数字很要害,假如衰亡时刻很长,那么这种资料就可能支撑相干声子。这类资料就能用于太阳能电池的热传输,以及量子计算机的互连。”

原创编译:德克斯特 审稿:阿淼 责编:张梦

期刊来历:《物理谈论X》

期刊编号:2160-3308

原文链接:http://news.mit.edu/2019/single-quantum-vibration-normal-1007

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