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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· 2025-09-23 16:52
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。结果显示,当释放时机最佳时,速度分布比最低能量状态下的不确定性 更窄,证明实现了量子挤压。 这一成果并非一蹴而就。团队在多年探索中克服了诸多技术难题,包括粒子悬浮带来的额外涨落以及实 验环境的微小扰动等。最终,他们找到了能够稳定复现的条 ...