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據國外媒體報道,由巴黎第六大學的卡司特勒-布洛索實驗室的研究團隊首次在實驗室中成功進行了量子態的穩定實驗。研究人員成功地在一個高品質的微波腔中保持光子數量的不變。而愛因斯坦曾經也有個這樣的想法,希望通過一個裝置在一秒鐘內捕獲一個光子,而卡司特勒-布洛索實驗室在這個方向上邁出了重要一步。該項研究成果發表在了2011年9月1日的《自然》雜誌的網絡版上。
光線通過棱鏡折射,光子進入眼球內的感光細胞(資料圖)
我們所理解的光子,是光的基本組成單位,而我們能觀察到物體,就是光子能量激發了眼球的感光細胞,而當眼睛接受到這些光子信息後,就會“摧毀”掉這些光子,將光子的攜帶的信息進行感光記錄。然而,這種破壞性的接受信息行為是必須進行的。在四年前,同樣也是在卡司特勒-布洛索實驗室,由研究人員賽爾(Serge Haroche)領導的團隊取得了重大的突破,研究人員觀察到單一的微波光子被禁錮在一個特殊的盒子裏。
目前,卡司特勒-布洛索實驗室的研究人員已經在這個基礎上走得更遠了,他們成功地將一定數量的光子穩定在一個“光子盒”中,這個盒子的形狀有點兒特殊,大概可以認為是由兩個超導鏡子形成的腔形結構。這個實驗從意義上而言,是第一個完整的關於實驗室中量子穩定的實驗。一般而言,系統的穩定化可以確保在我們周圍系統的操作。在微波烤箱加熱的情況下,其加熱的溫度是依賴於設定溫度的,主要尚未達到理想的溫度值,烤箱就會繼續升溫,然後根據溫控器的讀數保持在一個穩定的狀態。
現在,我們將思維進行一種轉化,將烤箱的概念轉化成微觀的量子世界中的行為,即測量-溫度計-系統狀態的變化。量子穩定包括了通過注射原子進行測量的行為,並且在這個程序中,還將引導超靈敏的探測器進入腔形結構中。而這種方法並不能確定腔形結構中的光子數目,但是卻可以提供一個模糊的估計值。就像其他的量子測量方式一樣,其也可以通過修改腔形結構的狀態來進行改變。
在實驗中,還涉及到一個監控器(溫控),考慮到這些信息對測量的擾動以及控制傳統的微波源(烤箱的加熱元件),腔形結構可以恢復到一種設定狀態下,該狀態下得光子數可以精確地控制在一個規定值內。然而,偉大的愛因斯坦有個夢想:希望通過一個裝置在一秒鐘內捕獲一個光子。這個夢想已經被卡司特勒 - 布洛索實驗室的研究人員率先進行了量子穩定的初步驗證,在今後的實驗中,將探討一個穩固的方法,在給定光子數量的前提下,將光子“放入”盒子中。因而,這個實驗也是複雜的量子態控制的重要一步。
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