物理学家推动海森堡不确定性原则的极限

最近发表的研究推动了量子力学中关键概念的边界。来自两个不同团队的研究使用微小的鼓来表明量子纠缠,这种效果通常联系在一起

最近发表的研究推动了量子力学中关键概念的边界。来自两个不同团队的研究使用微小的鼓来表明,量子纠缠(通常与亚原子颗粒相关的效果)也可以应用于更大的宏观系统。其中一支球队还声称找到了一种逃避海森堡不确定性原则的方法。

科学家希望回答的一个问题与大型系统是否可以与微观系统相同的方式表现出量子纠缠。量子力学提出,两个对象可以“纠缠”,其中一个对象的属性(例如位置或速度)可以与另一个对象的属性连接到另一个对象。

由物理学家Shlomi Kotler及其同事领导的美国美国国家标准技术研究所(美国国家标准技术研究院可以将它们描述为纠缠的方式。 Kotler的团队将信号从其设备放大,以更加清楚地“看到”纠缠。测量其位置和速度返回相同的数字,表明它们确实被纠缠在一起。

Kotler的团队使用的微小铝膜。CREDIT:Florent Lecoq和Shlomi Kotler/Nistevading Heisenberg不确定性原理?

由芬兰阿尔托大学MikaSillanpää教授领导的一支团队的另一个团队试图找到量子和非量子行为之间发生的情况。像其他研究人员一样,他们还实现了较大物体的量子纠缠,但他们也对围绕海森贝格的不确定性原则进行了引人入胜的询问。该团队的理论模型是由新南威尔士大学的马特·伍利(Matt Woolley)博士开发的。使用微波频率中的光子来创建同步振动模式,并评估鼓的位置。科学家设法使鼓相互振动,从而实现“集体量子运动”。

该研究的主要作者Laure Mercier de Lepinay博士说:“在这种情况下,如果将两个鼓被视为一个量子力学实体,则鼓的运动的量子不确定性将被取消。”

这种效果使团队能够同时测量虚拟鼓头的位置和动量。 Sillanpää解释说:“其中一个鼓以相反的方式对另一个鼓的所有力量做出反应,有点负质量。”

从理论上讲,在海森堡不确定性原理下,这是不可能的,这是量子力学中最著名的宗旨之一。该原理在1920年代提出的1920年代提议,在处理量子世界时,粒子也像波浪一样,同时测量粒子的位置和动量存在固有的不确定性。您越精确地测量一个变量,测量值的不确定性就越大。换句话说,不可能同时查明粒子位置和动力的确切值。

Big Think贡献者的天体物理学家亚当·弗兰克(Adam Frank)以13.8播客而闻名,称这是“一篇非常有趣的论文,因为它表明可以制造出更大的纠缠系统,而纠缠的系统的行为就像一个单一的量子对象。但是,由于我们正在查看一个量子对象,因此在我看来,测量结果并没有“解决”不确定性原理,因为我们知道,在纠缠的系统中,对一个部分的观察会限制其他部分的行为。透明

也是一位天体物理学家伊桑·西格尔(Ethan Siegel)评论说:“这项最新工作的主要成就是,他们创建了一个宏观的系统,其中两个组件成功地在大长度范围内成功地纠缠了量子,并具有较大的质量。但是,这里没有基本的海森堡不确定性原则。每个单独的组件与量子物理规则所预测的规则完全不确定。虽然重要的是要探索量子纠缠与系统的不同组件之间的关系,包括当您将两个组件一起视为单个系统时会发生什么,但这项研究中没有证明的任何内容都否定了海森伯格对物理学的最重要贡献。发表在《科学》杂志上,可以帮助创建新一代的超敏感测量设备和量子计算机。

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