玻色-愛因斯坦凝聚與量子計算機

央視國際 (2005年03月02日 15:52)

　　新華網柏林1月6日電(新華社記者潘治) 德國科學家在新一期《自然》雜誌上發表論文介紹説，通過改變激光束構築的三維能量點陣中激光的能量，他們首次實現了玻色-愛因斯坦凝聚態下銣原子氣體的超流體態與絕緣態的可逆轉換。科學家認為這一發現具有重大意義，並可能為量子計算機的研究帶來重大突破。

　　在微觀狀態下讓物質處於可控制狀態一直是對科學家們的一個重大挑戰。1924年，印 度物理學家玻色曾對光粒子進行了這方面的理論研究，並把重要的研究結果告訴了愛因斯坦。在將玻色的理論推廣到了對特定原子的研究領域後，愛因斯坦預言，如果將這類原子氣體冷卻到非常低的溫度，那麼所有原子會突然以可能的最低能態凝聚，物質的這一狀態後被稱為玻色-愛因斯坦凝聚。

　　在愛因斯坦預言的70年後，也就是到了1995年，兩名美國科學家康奈爾和維曼以及德國科學家克特勒分別在極為接近絕對零度的條件下首次通過實驗證實了玻色-愛因斯坦凝聚理論。這三位科學家也因此而榮膺2001年度諾貝爾物理學獎。

　　超流體是指一種具有奇特性質的理想流體，即流體內部完全沒有粘滯。進一步解釋説，粘滯總是使流體中的任何不規則性趨向於消失，好比蜂蜜的粘滯性比水大，因而蜂蜜的狀態就比水更不容易改變。而超流體中的一個旋渦則可以存在很長的時間。此外人們已經知道，物體內部電子被束縛住，失去自由不能移動時，物體就將成為絕緣體。

　　打個比方説，如果將一群原子以一群人來表示，那麼進入玻色-愛因斯坦凝聚態則意味著這群人同時成為了訓練有素的士兵，具有共同良好的軍事素質；超流體態如同大軍開拔，可以迅速南征北戰；而絕緣態則表示大軍駐紮，各自休養生息。德國科學家的成果，則猶如找到了控制這只大軍行動的指揮棒，可以通過宏觀行為(改變激光能量)實現微觀世界對原子的控制(大軍開拔或駐紮)。

　　進入21世紀，傳統的硅芯片計算機在經過了三十多年的發展後，由於面臨耗能和散熱等問題將不可避免地逐漸遭遇發展極限。為此，人們又提出了DNA計算機和量子計算機的構想，其中量子計算機被認為更有發展希望。為了發展量子計算機，人們需要找到可以表示0和1兩個狀態的方法。而每個銣原子都具有磁矩這種狀態屬性，恰好可以用來表示這兩種狀態，即可以用做量子計算機的存儲介質。

　　《自然》雜誌發表的文章介紹説，大量的銣原子可以成為量子計算機的存儲器，如果有兩個這樣的存儲器，利用它們之間的相互作用，就可以實現量子計算。而德國科學家的發現，為實現量子計算機這一目標“邁出了第一步”。(完)

責編：戴昕 　來源：新華網