研究團(tuán)隊(duì)用光鑷展示原子量子隧穿以色列理工學(xué)院物理學(xué)院建造的實(shí)驗(yàn)裝置展示了原子通過(guò)光鑷之間的量子隧穿從一個(gè)地方轉(zhuǎn)移到另一個(gè)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(dǎo),發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》上。 該實(shí)驗(yàn)基于光鑷,這是一種利用聚焦在微米級(jí)點(diǎn)上的激光束產(chǎn)生的光勢(shì)捕獲原子、分子甚至活細(xì)胞的實(shí)驗(yàn)工具。 這怎么可能呢?光與物質(zhì)的相互作用會(huì)產(chǎn)生與光的強(qiáng)度成正比的力。這種力太弱了,不會(huì)影響我們的日常生活,但當(dāng)涉及到原子等微小粒子時(shí),它可以足夠強(qiáng)大,可以將它們固定在適當(dāng)?shù)奈恢没驅(qū)⑺鼈儚囊粋(gè)位置移動(dòng)到另一個(gè)位置。 光鑷的發(fā)明已成為物理學(xué)的重要工具,物理學(xué)家阿瑟·阿什金 (Arthur Ashkin) 于 2018 年獲得了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。 以色列理工學(xué)院的研究人員在實(shí)驗(yàn)中使用了由三個(gè)光鑷組成的線性陣列。通過(guò)改變每對(duì)相鄰鑷子之間的距離,他們動(dòng)態(tài)控制了它們之間原子的隧穿速率。 隧穿是量子世界獨(dú)有的一種現(xiàn)象,其中粒子有機(jī)會(huì)穿過(guò)它們通常無(wú)法克服的潛在障礙。通過(guò)控制隧穿速率,研究人員能夠在兩個(gè)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(dòng),但在中間鑷子中找到它們的可能性非常低。通過(guò)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(gè)有趣特征。 在實(shí)驗(yàn)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(wú)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(rèn)為它可能代表新量子平臺(tái)開(kāi)發(fā)的一個(gè)重要里程碑。 |