觀察控制量子運動新方法:有助於發現時空漣漪

新浪科技訊 北京時間9月8日消息，據國外媒體報導，時空漣漪-引力波有助於揭示140億年前宇宙形成的奧秘。但是迄今為止，發現這種引力波依然是一件很困難的事情。現在，美國科學家宣稱他們找到了一種新的方法，這種方法能夠增加引力波的發現概率。

加州理工學院的研究人員宣稱，他們找到了一種新的方法，能夠觀察和控制相對較大物體的“量子運動”。現在經典物理學的原理只適用於解釋較大尺度物體的物理現象，而在量子力學的尺度上，沒有物體是真正靜止的。加州理工學院應用物理學教授Keith Schwab稱：“在過去幾年中，我們和世界上的其它一些團隊找到了一種方法，該方法通過冷卻來使微米級的物體靜止，冷卻后的物體會回到量子基態從而靜止。但是即使處於量子基態，物體仍然有微小的振動，也可以稱之為“噪聲”。”

理論上量子振動或者叫量子噪聲是所有物體所固有的本質運動，永遠不會消失，因此它可以被用於檢測引力波的存在。Schwab教授和他的團隊設計了一個微米級的裝置，該裝置能夠觀測到量子噪聲並且控制它。這個裝置是由一個柔性鋁片置於硅基質表面而組成，當鋁片以350萬次每秒的頻率振動時，就會與超導電路相連通。

根據經典物理學理論，當振動裝置最終冷卻至基態時，就會完全靜止。然而實驗觀察並非如此，Schwab和他的團隊成員發現，當裝置處於基態時，殘余能量，也就是量子噪聲依然存在。Schwab教授稱：“這種能量是用來描述量子世界本質的。我們知道量子力學可以用來解釋電子行為。但在此處，我們將量子物理學應用於相對較大的物體上，這樣就能在光學顯微鏡下進行觀察，我們所觀察的不是一個而是上萬億個原子的量子效應。”隨后，科學家找到了一種能夠控制量子噪聲的方法，並且能夠周期性地減少量子噪聲。

Schwab解釋：“主要有兩個變數用來描述這種運動或噪聲，通過實驗證實我們確實能夠將第一個變數的波動變小，但同時會導致第二個變數的波動變大，這就是所謂的量子壓縮態。我們在一個地方壓縮了噪聲，但是由於壓縮，噪聲不得不跑到其它地方。不過，只要那些地方不是我們所需要測量的，就無關緊要。”

未來，這種控制量子噪聲的方法可以被用來提高靈敏度極高的測量的精度，例如激光干涉引力波天文台(LIGO)進行的測量。LIGO進行的這種測量主要用來尋找引力波的存在。Schwab教授稱：“我們的工作目的就在於能夠在更大的物體尺度上進行量子力學檢測，直到有一天能真正探測到引力波”。

他們的研究成果已經發表在《科學》雜誌上，題為”機械諧振器內受壓縮的量子運動(Quantum squeezing of motion in a mechanical resonator)”。(願願)