研究團隊用光鑷展示原子量子隧穿

以色列理工學院物理學院建造的實驗裝置展示了原子通過光鑷之間的量子隧穿從一個地方轉(zhuǎn)移到另一個地方。該研究由固態(tài)研究所的 Yoav Sagi 教授和博士生 Yanay Florshaim 領(lǐng)導，發(fā)表在《科學進展》上。

該實驗基于光鑷，這是一種利用聚焦在微米級點上的激光束產(chǎn)生的光勢捕獲原子、分子甚至活細胞的實驗工具。

這怎么可能呢？光與物質(zhì)的相互作用會產(chǎn)生與光的強度成正比的力。這種力太弱了，不會影響我們的日常生活，但當涉及到原子等微小粒子時，它可以足夠強大，可以將它們固定在適當?shù)奈恢没驅(qū)⑺鼈儚囊粋�位置移動到另一個位置。

圖片:搜狗截圖20241119232455.png

光鑷的發(fā)明已成為物理學的重要工具，物理學家阿瑟·阿什金 （Arthur Ashkin） 于 2018 年獲得了諾貝爾物理學獎。

以色列理工學院的研究人員在實驗中使用了由三個光鑷組成的線性陣列。通過改變每對相鄰鑷子之間的距離，他們動態(tài)控制了它們之間原子的隧穿速率。

隧穿是量子世界獨有的一種現(xiàn)象，其中粒子有機會穿過它們通常無法克服的潛在障礙。通過控制隧穿速率，研究人員能夠在兩個外鑷子之間平穩(wěn)有效地轉(zhuǎn)移原子。

此外，研究人員表明，盡管原子在鏈的兩側(cè)之間移動，但在中間鑷子中找到它們的可能性非常低。通過回顧在量子理論中，粒子是由波包描述的，可以理解傳輸方案的這個有趣特征。

在實驗中演示的方案中，波在中間陷阱中發(fā)生破壞性干涉，因此無法在那里找到原子。這是這種轉(zhuǎn)移方法的首次演示，研究人員認為它可能代表新量子平臺開發(fā)的一個重要里程碑。