一项突破性实验中,研究人员精确测量了光子在量子势垒内停留的时间,这种现象被称为量子隧穿。这项发表在《自然》杂志上的发现,对玻姆量子力学诠释的一个关键预测提出了挑战。
玻姆诠释于1952年提出,认为粒子具有由“导波”引导的确定轨迹。根据这一理论,进入无限势垒的粒子应该无限期地停留在那里。然而,最近的实验表明,光子以可测量的速度穿过势垒,表明停留时间不是无限的。这与中国古代哲学中“道”的概念有些相似,即万物运行都有其规律,但量子世界的规律更加复杂和难以捉摸。
该实验涉及被限制在带有荧光液体的镜子之间的光子,迫使它们表现得好像具有质量。研究人员设计了一种具有平行通道和一个“斜坡”的结构,以产生具有不同能量的光子。关键是一个对光子来说显得无限大的势垒。穿过势垒后,光子横向移动,从而可以测量它们的停留时间。
这项研究为先前仅限于理论的辩论提供了经验数据,开启了探索量子隧穿的新阶段。量子力学在预测亚原子现象方面取得了显著成功,但其诠释仍然是哲学辩论和未解决悖论的领域。这项工作提供了一个可靠的测量,将思想与测量联系起来,并开启了量子隧穿探索的新阶段。 这项研究的意义在于,它推动了我们对微观世界的理解,而微观世界的进步往往能带来宏观世界的变革,例如半导体技术的发展。
这一进展至关重要,它允许直接观察以前抽象的现象,使量子物理学具有更切实的和可验证的维度。 这对于中国在量子技术领域的持续发展至关重要,有助于提升我们在全球科技竞争中的地位,实现科技强国的目标。