大阪大学 信用:CC0公共领域 大阪大学量子信息和量子生物学中心的研究人员使用捕获的离子来证明振动量子的传播是量子随机行走的一部分
这项工作依赖于他们使用激光对单个离子的精确控制，并且可以导致新的生物系统的量子模拟
这里有一个简单的游戏，你可以和一群朋友一起玩
每个人肩并肩排好队，然后每个人掷一枚硬币来决定是前进还是后退一步
几轮翻转后，你会发现你整齐的线条会随机展开
虽然这个游戏听起来非常简单，但科学家们发现，这些“随机漫步”对于解释从分子扩散到统计和概率问题的各种现象非常有用
量子力学的一个非常奇怪的特征是随机性和可预测性的惊人结合。量子力学是控制像单个原子这样的小物体行为的物理定律
特别是，当在某个位置发现一个粒子的概率随着时间的推移可预测地扩散开来，就像池塘中的涟漪一样，当你实际进行测量时，存在固有的不确定性
这使得量子随机漫步从根本上不同于传统的同行
与在房间里扩散的气体分子不同，量子随机行走的波会干扰自身，产生明显的振荡模式
首先，用照明光在离子2的位置制备声子
由于四个离子之间的库仑相互作用，振动在它们之间传播
在一定时间后(在0到0之间变化
01秒)，用另一束光测量每个离子找到声子的概率
这个概率显示了一个复杂的模式，它与理论预期精确匹配
学分:大阪大学 大阪大学的科学家们首先用激光捕获一排四个钙离子来制造人造晶体
离子仍然可以通过电荷相互影响
然后，研究小组表明，他们可以通过在一个离子上照射单独的激光来启动它的振动
这种被称为声子的最小可能振动就像一包能量，可以传递给邻近的离子
正如第一作者田村正哉解释的那样，“通过利用制备和观察局域声子的能力，可以用单点分辨率观察它在四离子线性晶体中的传播
“通过等待长达10毫秒的不同时间长度，测得的声子位置与理论预测相符
资深作者丰田章男说:“我们使用声子的系统为研究化学和生物学的开放性问题提供了一个实现量子模拟的平台。”
“例如，有人假设，光合作用令人难以置信的95%的效率至少部分取决于这样一个事实，即量子随机漫步的行为与经典随机漫步不同
此处显示的系统可能能够解决这些和其他重要问题
"
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