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原子电子设备可以探测量子世美山かおり界和日常世界之间的边界

物理学 2022-02-25 23:59:12

作者詹姆斯·里欧登,洛斯阿拉莫斯国家实验室 atomtronic SQUID的示意图显示了分离原子云的半圆形陷阱,当设备旋转时,这些原子云会发生量子力学干涉

信用:洛斯阿拉莫斯国家实验室 一种依靠流动的超冷原子云的新设备承诺对量子世界的奇异性和我们每天经历的宏观世界的熟悉性之间的交叉进行潜在测试

原子电子超导量子干涉装置(SQUID)也有可能用于超灵敏的旋转测量,并作为量子计算机的一个组成部分

洛斯阿拉莫斯国家实验室材料物理和应用量子组的物理学家柳昌贤说:“在传统的超导量子干涉仪中,电子流中的量子干涉可以用来制造最灵敏的磁场探测器之一。”

“我们使用中性原子,而不是带电电子

原子电子版的超导量子干涉仪对机械旋转敏感,而不是对磁场做出反应

" 虽然很小,只有大约1000万分之一米宽,但原子量子干涉仪比通常受量子力学定律支配的分子和原子大几千倍

该设备相对较大的规模让它能够测试宏观现实主义的理论,这可能有助于解释我们熟悉的世界是如何与在非常小的规模上统治宇宙的量子奇异性相兼容的

在更实际的层面上,atomtronic SQUIDs可以提供高灵敏度的旋转传感器,或者作为量子计算机的一部分进行计算

研究人员通过在一片激光中捕获冷原子来制造这种装置

第二束激光与薄片“画”出的图案相交,引导原子进入被称为约瑟夫森结的小间隙隔开的两个半圆

当超导量子干涉仪旋转,约瑟夫森结相向移动时,由于电流通过约瑟夫森结的量子力学干涉,半圆中的原子数量发生变化

通过计算半圆每个部分的原子,研究人员可以非常精确地确定系统的旋转速度

作为第一台atomtronic SQUID原型,该设备在引入新的制导系统或洞察量子和经典世界之间的联系之前,还有很长的路要走

研究人员预计,扩大该设备的规模以生产更大直径的原子电子SQUIDs,可能会为实际应用和新的量子力学见解打开大门

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