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霧王
據(jù)多倫多大學(xué)網(wǎng)站報(bào)道，由該校物理學(xué)家組成的一個(gè)團(tuán)隊(duì)開發(fā)出一種新方法，可從數(shù)學(xué)角度描述不同物體或系統(tǒng)的“量子性(quantumness)”，即它們以量子方式表現(xiàn)的程度。該研究已于近期在線發(fā)表于《AVS量子科學(xué)》期刊(AVS Quantum Science)。
該研究的第一作者，多倫多大學(xué)文理學(xué)院物理系在讀博士亞倫·戈德堡(Aaron Goldberg)介紹說：“以前研究人員曾在涉及光的系統(tǒng)中測量過量子性，但我們的方法可廣泛應(yīng)用于任何量子系統(tǒng)——涉及光、原子、分子甚至是這些物質(zhì)的組合系統(tǒng)。”
量子物理學(xué)所描述的亞原子世界與牛頓經(jīng)典物理學(xué)定律所描述的世界大不相同。在量子世界中，亞原子粒子僅具有可能(probable)的位置和速度，而光具有波粒二象性。亞原子粒子可以通過看似不可穿透的屏障進(jìn)行量子隧穿(quantum tunnel)。粒子可以在很遠(yuǎn)的距離上實(shí)現(xiàn)相互鏡像，即量子糾纏。這些特征定義了對象的“量子性”。
戈德堡說，許多人初認(rèn)為經(jīng)典與量子之間有明顯的區(qū)別是物體非此即彼。但是隨著對量子領(lǐng)域認(rèn)識的不斷深入，人們的看法改變了。科學(xué)家多年來進(jìn)行了越來越復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)，但未能發(fā)現(xiàn)兩者之間的明顯界限?，F(xiàn)在流行的理論是量子力學(xué)可以描述從光子到臺球再到行星的所有事物。
戈德堡指出，“實(shí)際上可能存在無限數(shù)量的量子度(an infinite number of degrees of quantumness)”。
例如，一個(gè)臺球?qū)嶋H上是一個(gè)量子物體，可以穿過桌邊。但是這種情況只有當(dāng)臺球中原子和分子的量子態(tài)完全對齊時(shí)才會發(fā)生。因?yàn)榕_球中原子和分子的數(shù)量極大，因此這種現(xiàn)象發(fā)生的可能性極小。
戈德堡及其合作者研究了從經(jīng)典到量子光譜(classical-to-quantum spectrum)的量子端，并確定了兩個(gè)高的量子度(degrees of quantumness)，將其標(biāo)記為“國王”和“王后”。戈德堡認(rèn)為，這項(xiàng)成果只是漫漫長路的第一步，他和同事們正在世界各地實(shí)驗(yàn)室團(tuán)隊(duì)的幫助下，繼續(xù)探索量子態(tài)。
有關(guān)系統(tǒng)量子度的知識可能有助于量子計(jì)算機(jī)、傳感技術(shù)以及物理常數(shù)和其它屬性高精度測量技術(shù)的發(fā)展。例如，這項(xiàng)研究可能有助于引力波檢測，因?yàn)檫@種檢測必須精確到質(zhì)子直徑的萬分之一。
該研究獲得了加拿大自然科學(xué)與工程研究理事會(NSERC)等機(jī)構(gòu)的支持。
(原標(biāo)題：加拿大科研人員開發(fā)量子性描述數(shù)學(xué)方法)
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