物理学家发现了“量子之王”

物理学家发现了“量子之王”

那个轻粒子更像是一个穿越太空的球,还是更多的同时遍布各处的油污?

答案取决于亚原子粒子的荒谬定律或控制较大物体的确定性方程式是否更具影响力。现在,物理学家第一次发现了一种数学上定义任何事物(无论是粒子,原子,分子还是行星)所表现出的量子化程度的方法。该结果提出了一种量化量子量并识别系统“最量子态”的方法,该团队将其称为“量子之王”。

除了加深我们对宇宙的了解之外,这项工作还可以找到在量子技术中的应用,例如重力波探测器和超精密测量设备。

现实之心

在现实的亚原子中心,奇异的量子力学世界占据了主导地位。在这些弯弯曲曲的规则下,微小的亚原子粒子(例如电子)可以配对成奇怪的状态叠加,这意味着电子可以同时存在于多个状态,并且它们在原子周围的位置甚至动量都不会固定被观察到。这些小颗粒甚至具有穿越看似无法逾越的屏障的能力。

另一方面,古典物品遵循我们经验的日常准则。撞球相互撞击。炮弹沿着抛物线飞行;行星按照众所周知的物理方程绕其轨道旋转。

研究人员长期以来一直在思考这种奇怪的状况,在宇宙中某些实体可以用经典的定义,而另一些实体则受概率量子定律的约束-这意味着您只能测量可能的结果。

但是,“根据量子力学,一切都是量子力学,”加拿大多伦多大学的物理学家,新论文的主要作者亚伦·戈德伯格告诉《生命科学》。“仅仅是因为您每天都看不到这些奇怪的事物,并不意味着它们不存在。”

戈德堡的意思是像台球这样的经典物体是秘密的量子系统,因此它们存在穿过台球桌侧面的可能性极小。这表明存在一个连续体,一端为“经典性”,另一端为“量子性”。

不久前,戈德堡的合著者之一,西班牙马德里康普鲁坦斯大学的路易斯·桑切斯-索托正在做一次演讲,当时有一位参与者问他,系统可能处于最量子状态。一切”,桑切斯·索托(Sanchez-Soto)告诉Live Science。

先前定量量子化的尝试总是针对特定的量子系统,例如那些包含光粒子的系统,因此结果不一定适用于包含原子等不同粒子的其他系统。Goldberg,Sanchez-Soto和他们的团队搜索了一种定义量子态极端的通用方法。

戈德伯格说:“我们可以使用相同的指导原则,将其应用于任何量子系统-原子,分子,光或什至是这些物质的组合。” 研究小组发现,这些量子极端可能至少有两种不同的类型,以其最高级的性质来命名某些国王和其他皇后。

他们于11月17日在AVS Quantum Science杂志上发表了他们的发现。

那么什么东西成为“最大量子”到底意味着什么?这是工作变得棘手的地方,因为它具有很高的数学性并且很难轻松地进行可视化。

但是,英国谢菲尔德大学的物理学家皮特·科克(Pieter Kok)并未参与撰写新论文,他提出了一种掌握它的方法。Kok告诉Live Science,最基本的物理系统之一是简单的谐波振荡器,即,弹簧末端的球来回运动。

如果量子粒子的行为像这种球和弹簧系统,则在经典的极端上,它是基于它收到的初始踢在特定的时间点发现的。但是,如果要对粒子进行量子机械涂抹,以使其没有明确的位置并在弹簧和球的整个路径中都被发现,那么它将处于这些量子极端状态之一。

尽管具有特殊性,Kok认为结果还是很有用的,并希望它们能够得到广泛应用。他说,知道系统发挥最大量子作用存在一个基本极限,就像知道光速存在一样。

他补充说:“它对难以分析的事物施加了约束。”

戈德堡说,最显而易见的应用应该来自量子计量学,工程师试图在量子计量学中以极高的精度测量物理常数和其他特性。例如,引力波检测器需要能够测量两个反射镜之间的距离,使其比原子核的大小好1 / 10,000。使用团队的原理,物理学家也许可以改善这一令人印象深刻的壮举。

但是这些发现也可以帮助光纤通信,信息处理和量子计算等领域的研究人员。戈德伯格兴奋地说道:“也许我们甚至还没有想到许多应用程序。”

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