韩提出检测量子叠加态新方法

2011-7-04 09:34 来源: 中国科学院
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  据美国物理学家组织网6月29日报道,韩国首尔大学最近提出一种数量方法,能测量各种不同类型的量子叠加态,也称为“薛定谔猫态”,根据叠加的大小和相干程度来比较不同的“薛定谔猫”。该方法有助于在宏观条件下严格实验量子力学,对研究宏观量子现象、制造非传统物理状态以及各系统的量子态相干都具有重要意义。论文发表在最近出版的《物理评论快报》上。

  量子叠加是量子力学中的最关键特征。在量子系统中,当粒子处于一个能级时,是一种清晰的能量态;而同时处于两种或更多不同的能级时,就是一种能量叠加态。10多年来,物理学家一直寻找各种方法界定或测量宏观量子叠加态,但大多数是从粒子数量或各态之间的距离来考虑,这些方案实施起来很困难,尤其是不能用于各种不同类型的叠加态。而新方法能测量多种不同类型的“薛定谔猫”,并在各个“猫”之间进行比较。

  新方法基于给定叠加态在相空间(一个系统能表现出来的所有可能性的空间)中的量子相干。在相空间中,宏观量子叠加有两个或更多个独立峰值,峰值之间存在某些震荡方式,这些震荡的相干边缘的频率就反映了叠加的大小,而相干边缘的幅度则反映了真实叠加的程度。用这种方法,就能同时测量系统的大小和量子相干程度,也能用于完全的或部分退相干的叠加。

  研究人员表示,新方法并没有规定一个“宏观”界限。它提供了一种连续的衡量尺度,可以比较不同的叠加态,而且能和检测特定类型叠加态的方法兼容,测量相空间中的任何叠加态。新方法本身是普适的,能扩展到各种独立的系统如原子状态中,可广泛用于未来的宏观量子系统研究。