纳米级粒子“量子挤压”首次实现 有助高精度传感与自动驾驶技术发展
科技日报·2025-09-22 08:07
据最新一期《科学》杂志报道,日本东京大学研究团队首次实现对纳米级粒子的"量子挤压",即粒子运 动的不确定性小于量子力学零点涨落。这一成果不仅为基础物理研究开辟了新路径,也有助推动未来高 精度传感、自动驾驶及无GPS信号导航等技术发展。 宏观尺度的物理世界,从尘埃到行星,遵循的是牛顿在17世纪发现的经典力学定律。而微观世界则遵循 量子力学规律,其中一个重要特征是"不确定性"。也就是说,测量的精度天生受到量子力学涨落的限 制。例如,零点涨落就是被囚禁粒子在最低能量状态下,其位置和速度仍会存在的量子力学涨落。所谓 量子挤压,是指通过特殊方法产生不确定性小于零点涨落的量子态。实现这种状态不仅对准确理解自然 世界至关重要,也有助于开发下一代可能受量子现象影响的技术。 虽然量子力学已在光子、原子等微观粒子上得到充分验证,但在纳米尺度的大尺寸物体上仍存在未解之 谜。研究人员表示,创造合适的实验条件一直是巨大挑战。 为此,团队选择了一种由玻璃制成的纳米级粒子,将其悬浮于真空环境中,并冷却至最低能量状态,从 而降低其不确定性。在确保囚禁势场得到最佳调制后,他们释放粒子并测量其速度,再通过重复实验获 得粒子在该势场下的速度分布。 ...