六個機(jī)械振蕩器實(shí)現(xiàn)集體量子態(tài)----中國科學(xué)院

加快打造原始創(chuàng)新策源地，加快突破關(guān)鍵核心技術(shù)，努力搶占科技制高點(diǎn)，為把我國建設(shè)成為世界科技強(qiáng)國作出新的更大的貢獻(xiàn)。

——習(xí)近平總書記在致中國科學(xué)院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求

面向世界科技前沿、面向經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場、面向國家重大需求、面向人民生命健康，率先實(shí)現(xiàn)科學(xué)技術(shù)跨越發(fā)展，率先建成國家創(chuàng)新人才高地，率先建成國家高水平科技智庫，率先建設(shè)國際一流科研機(jī)構(gòu)。

——中國科學(xué)院辦院方針

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六個機(jī)械振蕩器實(shí)現(xiàn)集體量子態(tài)

2024-12-30 科技日報劉霞

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6個機(jī)械振蕩器被用于研究量子集體現(xiàn)象。圖片來源：瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院

在一項最新研究中，瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院研究團(tuán)隊成功讓6個機(jī)械振蕩器集體處于量子狀態(tài)。這項研究標(biāo)志著量子技術(shù)向前邁出重要一步，為構(gòu)建大規(guī)模量子系統(tǒng)奠定了基礎(chǔ)。相關(guān)論文發(fā)表于新一期《科學(xué)》雜志。

機(jī)械振蕩器廣泛應(yīng)用在石英手表、手機(jī)和電信行業(yè)使用的激光器內(nèi)，近年來更是成為量子研究領(lǐng)域的“寵兒”。通過將機(jī)械振蕩器與光子耦合，科學(xué)家能夠?qū)⑵淅鋮s到量子基態(tài)，即量子力學(xué)所允許的最低能態(tài)。

團(tuán)隊表示，在量子水平控制機(jī)械振蕩器，對于開發(fā)超精確的量子計算和傳感設(shè)備至關(guān)重要。然而，目前該領(lǐng)域大多數(shù)研究聚焦于單個振蕩器，精準(zhǔn)控制其集體行為極具挑戰(zhàn)性。

在最新研究中，團(tuán)隊使用了邊帶冷卻技術(shù)，將振蕩器的能量降低到量子基態(tài)。他們利用激光照射振蕩器，并通過精確調(diào)整激光頻率，使其略低于振蕩器的固有頻率，從而實(shí)現(xiàn)了邊帶冷卻。

在這一過程中，激光與振蕩器系統(tǒng)以獨(dú)特方式相互作用，“偷走”其能量。這對于觀察微妙的量子效應(yīng)至關(guān)重要，因?yàn)樗鼫p少了熱振動，使系統(tǒng)接近靜止?fàn)顟B(tài)。同時，通過增加微波腔和振蕩器之間的耦合，振蕩器系統(tǒng)從“各行其是”轉(zhuǎn)變?yōu)椤安秸{(diào)一致”。

團(tuán)隊強(qiáng)調(diào)，量子運(yùn)動通常僅限于單個物體，但在最新實(shí)驗(yàn)中，它跨越了整個振蕩器系統(tǒng)。最新研究為探索量子態(tài)開辟了新的可能性，也有望促進(jìn)量子傳感技術(shù)的發(fā)展。

6個機(jī)械振蕩器被用于研究量子集體現(xiàn)象。圖片來源：瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院在一項最新研究中，瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院研究團(tuán)隊成功讓6個機(jī)械振蕩器集體處于量子狀態(tài)。這項研究標(biāo)志著量子技術(shù)向前邁出重要一步，為構(gòu)建大規(guī)模量子系統(tǒng)奠定了基礎(chǔ)。相關(guān)論文發(fā)表于新一期《科學(xué)》雜志。機(jī)械振蕩器廣泛應(yīng)用在石英手表、手機(jī)和電信行業(yè)使用的激光器內(nèi)，近年來更是成為量子研究領(lǐng)域的“寵兒”。通過將機(jī)械振蕩器與光子耦合，科學(xué)家能夠?qū)⑵淅鋮s到量子基態(tài)，即量子力學(xué)所允許的最低能態(tài)。團(tuán)隊表示，在量子水平控制機(jī)械振蕩器，對于開發(fā)超精確的量子計算和傳感設(shè)備至關(guān)重要。然而，目前該領(lǐng)域大多數(shù)研究聚焦于單個振蕩器，精準(zhǔn)控制其集體行為極具挑戰(zhàn)性。在最新研究中，團(tuán)隊使用了邊帶冷卻技術(shù)，將振蕩器的能量降低到量子基態(tài)。他們利用激光照射振蕩器，并通過精確調(diào)整激光頻率，使其略低于振蕩器的固有頻率，從而實(shí)現(xiàn)了邊帶冷卻。在這一過程中，激光與振蕩器系統(tǒng)以獨(dú)特方式相互作用，“偷走”其能量。這對于觀察微妙的量子效應(yīng)至關(guān)重要，因?yàn)樗鼫p少了熱振動，使系統(tǒng)接近靜止?fàn)顟B(tài)。同時，通過增加微波腔和振蕩器之間的耦合，振蕩器系統(tǒng)從“各行其是”轉(zhuǎn)變?yōu)椤安秸{(diào)一致”。團(tuán)隊強(qiáng)調(diào)，量子運(yùn)動通常僅限于單個物體，但在最新實(shí)驗(yàn)中，它跨越了整個振蕩器系統(tǒng)。最新研究為探索量子態(tài)開辟了新的可能性，也有望促進(jìn)量子傳感技術(shù)的發(fā)展。

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