六个机械振荡器实现集体量子态

6个机械振荡器被用于研究量子集体现象。图片来源:瑞士洛桑联邦理工学院

在一项最新研究中,瑞士洛桑联邦理工学院研究团队成功让6个机械振荡器集体处于量子状态。这项研究标志着量子技术向前迈出重要一步,为构建大规模量子系统奠定了基础。相关论文发表于新一期《科学》杂志。

机械振荡器广泛应用在石英手表、手机和电信行业使用的激光器内,近年来更是成为量子研究领域的“宠儿”。通过将机械振荡器与光子耦合,科学家能够将其冷却到量子基态,即量子力学所允许的最低能态。

团队表示,在量子水平控制机械振荡器,对于开发超精确的量子计算和传感设备至关重要。然而,目前该领域大多数研究聚焦于单个振荡器,精准控制其集体行为极具挑战性。

在最新研究中,团队使用了边带冷却技术,将振荡器的能量降低到量子基态。他们利用激光照射振荡器,并通过精确调整激光频率,使其略低于振荡器的固有频率,从而实现了边带冷却。

在这一过程中,激光与振荡器系统以独特方式相互作用,“偷走”其能量。这对于观察微妙的量子效应至关重要,因为它减少了热振动,使系统接近静止状态。同时,通过增加微波腔和振荡器之间的耦合,振荡器系统从“各行其是”转变为“步调一致”。

团队强调,量子运动通常仅限于单个物体,但在最新实验中,它跨越了整个振荡器系统。最新研究为探索量子态开辟了新的可能性,也有望促进量子传感技术的发展。