洛桑联邦理工学院（EPFL）的研究人员克服了一个长期存在的障碍，即需要极冷的环境来控制室温下的量子现象，从而在量子力学方面取得了里程碑式的成就。 这为量子技术的应用和宏观量子系统的研究开辟了新的可能性。 在量子力学领域，在室温下观察和控制量子现象的能力长期以来一直难以实现，尤其是在大尺度或"宏观"规模。
操作装置的概念图，由两个周期性分割的镜子组成，夹在含有纳米柱的鼓之间，允许激光在室温下与鼓强烈相互作用。 **洛桑联邦理工学院（EPFL）和第二湾工作室（Second Bay Studios）。
传统上，这种观测只在接近绝对零度的环境中进行，因为量子效应更容易被探测到。 然而，对极冷环境的要求一直是一个主要障碍，限制了量子技术的实际应用。
现在，洛桑联邦理工学院的托比亚斯·奇彭伯格（Tobias J. Chippenberg）Kippenberg）和尼尔斯·约翰·恩格尔森（Nils Johan Engelsen）的一项研究重新定义了可能性的界限。这项开创性的工作融合了量子物理学和机械工程，能够在室温下控制量子现象。
Kippenberg 说"几十年来，实现室温量子光力学一直是一个公开的挑战。 我们的工作有效地实现了海森堡显微镜——长期以来，海森堡显微镜一直被认为是一种理论上的玩具模型。 "
在今天（2月14日）发表在《自然》杂志上的一项实验装置中，研究人员创造了一种超低噪声的光机械系统——一种光和机械运动相互连接的装置，使他们能够高精度地研究和操纵光如何影响移动物体。
结晶腔，中间有一个鼓。 **guanhao huang/epfl
室温的主要问题是热噪声，它会干扰微妙的量子动力学。 为了最大限度地减少热噪声，科学家们使用了腔镜，这是一种特殊的镜子，可以在密闭空间（腔）中来回传播光线，有效地"捕获"光，并增强光与系统中机械元件的相互作用。 为了降低热噪声，这些反射镜采用晶体般的周期性（"声子晶体"结构。
另一个关键部件是一个称为机械振荡器的 4 毫米鼓状装置，它与腔内的光相互作用。 它相对较大的尺寸和设计是将其与环境噪声隔离的关键，这使得在室温下检测微妙的量子现象成为可能。 恩格尔森说"我们在这个实验中使用的鼓是多年努力的结晶，以创造一个与环境良好隔离的机械振荡器。 "
我们用于处理困难和复杂噪声源的技术对更广泛的精密传感和测量领域具有重要意义"领导该项目的两名博士生之一黄冠豪说。
这种量子现象是指根据海森堡原理的规定，操纵光的某些特性，例如强度或相位，以减少一个变量的波动，而牺牲增加另一个变量的波动。
通过在他们的系统中展示室温下的光学挤压，研究人员表明，他们可以有效地控制和观察宏观系统中的量子现象，而不需要极低的温度。 该团队认为，该系统在室温下运行的能力将扩大量子光机系统的使用，量子光机系统是宏观尺度上量子测量和量子力学的既定试验台。
领导这项研究的另一位博士生阿尔贝托·贝卡里（Alberto Beccari）补充说："我们开发的系统可能会促进新的混合量子系统，其中机械鼓与不同的物体（例如被困的原子云）强烈相互作用。 这些系统对于量子信息非常有用，可以帮助我们了解如何创建大型复杂量子态。 "
汇编**：scitechdaily