超低噪聲系統實現室溫量子“光學壓縮”
科技日報北京2月20日電 （記者劉霞）在量子力學領域，科學家一直難以在室溫下觀測和控制量子現象，尤其是在大尺度上。據瑞士洛桑聯邦理工學院官網報道，該校科學家開發出一種超低噪聲系統，在室溫下實現了量子“光學壓縮”。這項開創性研究有助科學家理解如何創建大而復雜的量子態。相關論文發表于最新一期《自然》雜志。
一般而言，科學家更容易在接近絕對零度的環境下檢測到量子效應，但這一極低溫度要求制約了量子技術的實際應用。
在最新研究中，研究團隊創建了一個超低噪聲光學機械系統。這是一種光和機械運動相互連接的裝置。該系統使他們能夠高精度地研究和操縱光影響運動的物體。室溫的主要問題是熱噪聲，它會擾亂微妙的量子動力學。為最大限度減少這種情況，研究人員用到了專門的反射鏡——腔鏡，其能在有限的空間內來回反射光線，有效地“捕獲”光線，并增強其與系統中機械元件的相互作用。
系統另一關鍵部件是一個4毫米的鼓狀裝置，即機械振蕩器，它可與腔內的光相互作用。該裝置設計精巧，尺寸相對較大，能與環境噪聲隔離開來，使科學家能在室溫下檢測到微妙的量子現象。
研究團隊可在不需要極低溫度的情況下，有效地控制和觀察宏觀系統中的量子現象。這將有助于擴大量子光學機械系統的使用范圍，在宏觀尺度上開展量子測量和量子力學實驗。
研究人員表示，他們新開發的系統可能會催生新型混合量子系統。在這種系統中，機械鼓可與不同物體，如被捕獲的原子云，發生強烈的相互作用。
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