研究團(tuán)隊(duì)用光鑷展示原子量子隧穿

以色列理工學(xué)院物理學(xué)院建造的實(shí)驗(yàn)裝置展示了原子通過(guò)光鑷之間的量子隧穿從一個(gè)地方轉(zhuǎn)移到另一個(gè)地方。該研究由固態(tài)研究所的 Yoav Sagi 教授和博士生 Yanay Florshaim 領(lǐng)導(dǎo)，發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》上。

該實(shí)驗(yàn)基于光鑷，這是一種利用聚焦在微米級(jí)點(diǎn)上的激光束產(chǎn)生的光勢(shì)捕獲原子、分子甚至活細(xì)胞的實(shí)驗(yàn)工具。

這怎么可能呢？光與物質(zhì)的相互作用會(huì)產(chǎn)生與光的強(qiáng)度成正比的力。這種力太弱了，不會(huì)影響我們的日常生活，但當(dāng)涉及到原子等微小粒子時(shí)，它可以足夠強(qiáng)大，可以將它們固定在適當(dāng)?shù)奈恢没驅(qū)⑺鼈儚囊粋�(gè)位置移動(dòng)到另一個(gè)位置。

圖片:搜狗截圖20241119232455.png

光鑷的發(fā)明已成為物理學(xué)的重要工具，物理學(xué)家阿瑟·阿什金 （Arthur Ashkin） 于 2018 年獲得了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

以色列理工學(xué)院的研究人員在實(shí)驗(yàn)中使用了由三個(gè)光鑷組成的線性陣列。通過(guò)改變每對(duì)相鄰鑷子之間的距離，他們動(dòng)態(tài)控制了它們之間原子的隧穿速率。

隧穿是量子世界獨(dú)有的一種現(xiàn)象，其中粒子有機(jī)會(huì)穿過(guò)它們通常無(wú)法克服的潛在障礙。通過(guò)控制隧穿速率，研究人員能夠在兩個(gè)外鑷子之間平穩(wěn)有效地轉(zhuǎn)移原子。

此外，研究人員表明，盡管原子在鏈的兩側(cè)之間移動(dòng)，但在中間鑷子中找到它們的可能性非常低。通過(guò)回顧在量子理論中，粒子是由波包描述的，可以理解傳輸方案的這個(gè)有趣特征。

在實(shí)驗(yàn)中演示的方案中，波在中間陷阱中發(fā)生破壞性干涉，因此無(wú)法在那里找到原子。這是這種轉(zhuǎn)移方法的首次演示，研究人員認(rèn)為它可能代表新量子平臺(tái)開發(fā)的一個(gè)重要里程碑。