观察控制量子运动新方法：帮助发现时空涟漪

时空涟漪-引力波有助于揭示140亿年前宇宙形成的奥秘。但是迄今为止，发现这种引力波依然是一件很困难的事情。现在，美国科学家宣称他们找到了一种新的方法，这种方法能够增加引力波的发现概率。

　　加州理工学院的研究人员宣称，他们找到了一种新的方法，能够观察和控制相对较大物体的“量子运动”。现在经典物理学的原理只适用于解释较大尺度物体的物理现象，而在量子力学的尺度上，没有物体是真正静止的。加州理工学院应用物理学教授Keith Schwab称：“在过去几年中，我们和世界上的其它一些团队找到了一种方法，该方法通过冷却来使微米级的物体静止，冷却后的物体会回到量子基态从而静止。但是即使处于量子基态，物体仍然有微小的振动，也可以称之为“噪声”。”

　　理论上量子振动或者叫量子噪声是所有物体所固有的本质运动，永远不会消失，因此它可以被用于检测引力波的存在。Schwab教授和他的团队设计了一个微米级的装置，该装置能够观测到量子噪声并且控制它。这个装置是由一个柔性铝片置于硅基质表面而组成，当铝片以350万次每秒的频率振动时，就会与超导电路相连通。


　　根据经典物理学理论，当振动装置最终冷却至基态时，就会完全静止。然而实验观察并非如此，Schwab和他的团队成员发现，当装置处于基态时，残余能量，也就是量子噪声依然存在。Schwab教授称：“这种能量是用来描述量子世界本质的。我们知道量子力学可以用来解释电子行为。但在此处，我们将量子物理学应用于相对较大的物体上，这样就能在光学显微镜下进行观察，我们所观察的不是一个而是上万亿个原子的量子效应。”随后，科学家找到了一种能够控制量子噪声的方法，并且能够周期性地减少量子噪声。

　　Schwab解释说：“主要有两个变量用来描述这种运动或噪声，通过实验证实我们确实能够将第一个变量的波动变小，但同时会导致第二个变量的波动变大，这就是所谓的量子压缩态。我们在一个地方压缩了噪声，但是由于压缩，噪声不得不跑到其它地方。不过，只要那些地方不是我们所需要测量的，就无关紧要。”

　　未来，这种控制量子噪声的方法可以被用来提高灵敏度极高的测量的精度，例如激光干涉引力波天文台(LIGO)进行的测量。LIGO进行的这种测量主要用来寻找引力波的存在。Schwab教授称：“我们的工作目的就在于能够在更大的物体尺度上进行量子力学检测，直到有一天能真正探测到引力波”。时空涟漪-引力波有助于揭示140亿年前宇宙形成的奥秘。但是迄今为止，发现这种引力波依然是一件很困难的事情。现在，美国科学家宣称他们找到了一种新的方法，这种方法能够增加引力波的发现概率。

　　加州理工学院的研究人员宣称，他们找到了一种新的方法，能够观察和控制相对较大物体的“量子运动”。现在经典物理学的原理只适用于解释较大尺度物体的物理现象，而在量子力学的尺度上，没有物体是真正静止的。加州理工学院应用物理学教授Keith Schwab称：“在过去几年中，我们和世界上的其它一些团队找到了一种方法，该方法通过冷却来使微米级的物体静止，冷却后的物体会回到量子基态从而静止。但是即使处于量子基态，物体仍然有微小的振动，也可以称之为“噪声”。”

　　理论上量子振动或者叫量子噪声是所有物体所固有的本质运动，永远不会消失，因此它可以被用于检测引力波的存在。Schwab教授和他的团队设计了一个微米级的装置，该装置能够观测到量子噪声并且控制它。这个装置是由一个柔性铝片置于硅基质表面而组成，当铝片以350万次每秒的频率振动时，就会与超导电路相连通。


　　根据经典物理学理论，当振动装置最终冷却至基态时，就会完全静止。然而实验观察并非如此，Schwab和他的团队成员发现，当装置处于基态时，残余能量，也就是量子噪声依然存在。Schwab教授称：“这种能量是用来描述量子世界本质的。我们知道量子力学可以用来解释电子行为。但在此处，我们将量子物理学应用于相对较大的物体上，这样就能在光学显微镜下进行观察，我们所观察的不是一个而是上万亿个原子的量子效应。”随后，科学家找到了一种能够控制量子噪声的方法，并且能够周期性地减少量子噪声。

　　Schwab解释说：“主要有两个变量用来描述这种运动或噪声，通过实验证实我们确实能够将第一个变量的波动变小，但同时会导致第二个变量的波动变大，这就是所谓的量子压缩态。我们在一个地方压缩了噪声，但是由于压缩，噪声不得不跑到其它地方。不过，只要那些地方不是我们所需要测量的，就无关紧要。”

　　未来，这种控制量子噪声的方法可以被用来提高灵敏度极高的测量的精度，例如激光干涉引力波天文台(LIGO)进行的测量。LIGO进行的这种测量主要用来寻找引力波的存在。Schwab教授称：“我们的工作目的就在于能够在更大的物体尺度上进行量子力学检测，直到有一天能真正探测到引力波”。