中國(guó)的單原子實(shí)驗(yàn)以新的精度解決了愛(ài)因斯坦與玻爾的爭(zhēng)論

中國(guó)科學(xué)家日前在單原子尺度上以空前精度還原了愛(ài)因斯坦1927年的思想實(shí)驗(yàn)，讓這場(chǎng)持續(xù)百年的物理學(xué)辯論迎來(lái)新回響。實(shí)驗(yàn)結(jié)論再次支持了玻爾對(duì)量子世界的詮釋?zhuān)矠樘剿髁孔永碚撨吔玳_(kāi)辟了新路徑。

百年論戰(zhàn)再現(xiàn)

中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉團(tuán)隊(duì)利用超高精度的單原子干涉儀，將愛(ài)因斯坦試圖顛覆量子理論的著名思想實(shí)驗(yàn)變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。這項(xiàng)發(fā)表于《物理評(píng)論快報(bào)》的研究結(jié)果明確站在了尼爾斯·玻爾一方。

愛(ài)因斯坦曾提出，理論上應(yīng)能在不破壞光子波動(dòng)干涉圖樣的前提下確定其路徑；玻爾則指出宇宙本質(zhì)不允許在單次測(cè)量中同時(shí)獲取某些互斥的屬性。近百年后，中國(guó)團(tuán)隊(duì)用實(shí)驗(yàn)證明自然法則選擇了玻爾。

單原子探秘

研究團(tuán)隊(duì)將單個(gè)銣原子禁錮在激光阱中并冷卻至接近絕對(duì)零度，使之成為愛(ài)因斯坦設(shè)想中的"可移動(dòng)狹縫"。當(dāng)原子被松散束縛時(shí)，其微小振動(dòng)會(huì)泄露光子路徑信息，但干涉條紋隨之消失；當(dāng)原子被緊密束縛時(shí)，振動(dòng)停止，光子路徑變得不可知，干涉條紋重現(xiàn)——這與玻爾預(yù)言完全一致。

美國(guó)物理學(xué)會(huì)的解讀文章指出，潘建偉團(tuán)隊(duì)"通過(guò)調(diào)節(jié)光子動(dòng)量不確定度，使干涉條紋按理論預(yù)測(cè)呈現(xiàn)不同程度的模糊"。

新量子階梯

盡管實(shí)驗(yàn)結(jié)果并未推翻量子力學(xué)（玻爾早已贏得這場(chǎng)論戰(zhàn)），但它創(chuàng)造了迄今最潔凈的量子理論檢驗(yàn)平臺(tái)。媒體援引評(píng)審專(zhuān)家的評(píng)價(jià)稱(chēng)，該實(shí)驗(yàn)是"對(duì)量子力學(xué)基礎(chǔ)的重要貢獻(xiàn)"，堪稱(chēng)"教科書(shū)級(jí)的思想實(shí)驗(yàn)現(xiàn)實(shí)重構(gòu)"。

單原子操控技術(shù)使物理學(xué)家能深入研究量子系統(tǒng)退相干或與環(huán)境糾纏的機(jī)制，這對(duì)開(kāi)發(fā)穩(wěn)定量子比特、超精密傳感器及量子通信網(wǎng)絡(luò)具有重要應(yīng)用價(jià)值。美國(guó)物理學(xué)會(huì)文章認(rèn)為，該裝置有望探索"量子糾纏與退相干相互影響"等更前沿領(lǐng)域。

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