以色列理工學院科學家利用量子隧道精確移動原子
在以色列理工學院物理系的一項突破性實驗中，研究人員利用光學鑷子示範了透過量子穿隧傳輸原子的過程。這種新方法從戰略上避免了在中間鑷子中捕獲原子，是向創新量子技術邁出的顯著一步。
同一側窗的放大圖顯示了上下兩側的窗戶。 圖片來源：以色列理工學院
以色列理工學院物理系的一項新實驗展示瞭如何利用光鑷的量子隧道技術在不同位置之間轉移原子。 這項研究由來自固體研究所的Yoav Sagi 教授和博士生Yanay Florshaim 領導，最近發表在Science Advances 上。
該實驗依賴光學鑷子，這是一種強大的工具，利用聚焦雷射光束捕獲和操縱原子、分子甚至活細胞等微小粒子。 其作用原理如下：當光與物質相互作用時，會產生與光強度成正比的力。 這種力雖然太弱，無法影響較大的物體，但卻足以固定或移動原子等微觀粒子。 光鑷的突破性發明為物理學家阿瑟-阿甚金贏得了2018 年諾貝爾物理學獎，它已成為現代物理學的重要技術。
在以色列理工學院的實驗中，研究人員將三個光學鑷子排成一列。 透過調整每一對相鄰鑷子之間的距離，他們能夠動態控制它們之間的量子穿隧速率。 量子穿隧是量子世界獨有的現象，它允許粒子穿過經典物理學中無法克服的障礙。 透過動態控制這種隧道速率，研究小組成功地在兩個外鑷子之間轉移了原子，而且精確且有效率。
此外，研究人員還發現，雖然原子在鏈條兩側移動，但在中間鑷子中找到它們的可能性非常低。 回想量子理論，粒子是用波包來描述的，就可以理解這種轉移方案的這個引人入勝之處。
在實驗中演示的方案中，波在中間阱中會產生破壞性幹擾，導致無法在那裡找到原子。 這是首次展示這種轉移方法，研究人員認為這可能是開發新量子平台的一個重要里程碑。
編譯自/ ScitechDaily