2000个原子同时出现在两个地方。免费技术图书馆新闻

2000 个原子同时在两个地方

02.10.2019

来自维也纳大学和巴塞尔大学的一组科学家在科学史上最大规模测试了量子叠加原理。根据量子力学的奇异定律，由两千个原子组成的巨大复杂分子处于叠加状态，同时位于两个位置。这一成就是对叠加现象的有力证实，叠加是所有量子技术的“心脏”，反过来又严重限制了许多替代理论的进一步发展。

我们提醒读者，叠加原理是量子力学的主要“支柱”之一，它是基本方程之一薛定谔方程的结果。这个方程通过它们的波函数来描述量子粒子，这与描述水面上同心波的函数非常相似。然而，与水面上的波不同，波是许多分子的集体行为和相互作用的表现，量子波可以与单个粒子相关联。

量子粒子的波动性质的一个例子是一个实验，其中两个狭缝彼此非常靠近，一个粒子的“波”同时通过。穿过裂缝后，波相互叠加，粒子波再次获得完整性。这种效应已经在光子、电子、中子甚至单个原子上得到证明。

在他们的实验中，科学家们使用了可用的最大分子 C707H260F908N16S53Zn4，它由总共 40 万个质子、中子和电子组成，质量等于 25 万个原子质量。为了合成这样的分子，使用了特殊的方法使这些分子足够稳定，可以在超高真空室内形成光束。验证这种大质量粒子的量子性质需要使用两米长的干涉仪，该干涉仪由维也纳大学使用。

根据作为经典物理学和量子力学之间桥梁的替代理论之一，粒子的波函数占主导地位的持续时间与该粒子的质量成正比减少。反过来，这也限制了粒子停留在量子叠加态的时间。

在他们的实验中，科学家们发现大分子处于叠加状态的时间为 7 毫秒，这一时间足以使上述理论和其他一些替代理论和模型不遗余力。

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该系统不仅基于智能手机中的导航系统传感器，可让您确定其位置，还基于运输公司的公共汽车、火车、无轨电车和有轨电车的移动数据。事实是，现在在发达国家，习惯上为所有这些物体配备导航传感器和惯性传感器，由此您可以确定预期的公共汽车是在行驶还是堵在交通堵塞中。

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