基本介紹
簡介,科學發現,論證問題,薛丁格貓,量子鼓實驗,
簡介
《科學》雜誌將其評選為2010年最重大的科學突破。這是對巨觀物體量子效應的首次觀測,是科學家們第一次在一種人造物體的運動中示範了量子效應。這在概念層次上來說非常酷，因為它將量子力學擴展到了一個全新的領域之中。在實用的層面上，它開啟了多種可能性：從將光量子調控以及電流和運動相融合的新實驗到也許某一天人們可以測試量子力學的界限以及我們的現實感。
2010年十大科學突破
2010年十大科學突破科學發現
首次觀測到巨觀物體量子效應
研究中，科學家首先將“量子鼓”冷卻至“基態”（量子力學定律中的最低能態）。隨即，將“量子鼓”提高一個量子級，讓其達到激發態。 此外，研究人員甚至設法讓“量子鼓”同時處於兩種能態，以同時處在振動和不振動的疊加狀態，這種奇怪的現象合理地存在於量子力學獨特的法則中。
量子力學的法則也適用於巨觀物體
量子機械證明，量子力學原理既適用於大到肉眼可見物體的運動，又適用於原子和亞原子顆粒的運動。它為人們朝著完全控制物體量子級振動的方向邁出 了關鍵性的第一步。這種對某種人造裝置運動的控制將允許科學家們操控那些微小的運動，如同他們對電流和光子的控制。這種能力轉而可能引導人們開發出新 裝置以控制光量子態、超靈敏力探測器，並最終探求量子力學和我們現實感之間的界限。
論證問題
量子機械證明，量子力學原理適用於大到肉眼可見的物體的運動以及原子和亞原子顆粒的運動。它為人們朝著在量子水平獲取對一種物體的振動的完全控制的方向邁出了關鍵性的第一步。這種對某種人造裝置的運動控制將允許科學家們操控那些極小的運動，這很像他們對電流和光粒子的控制。這種能力轉而可能會導致控制光量子態、超敏感力探測器等新裝置的出現以及最終的對量子力學的界限和我們的現實感的研究。（最後的這一宏偉目標可以通過嘗試將一個肉眼可見的物體放入到一個能態中來完成；在這一能態中，該物體可同時直接處於2個略微不同的地方——這一實驗可準確地披露為什麼大到像人這樣的物體不可能同時出現在兩個地方。）
請注意，物理學家還沒有達到讓一個像這樣細小的物體同時出現在兩個地方的境界。但現在他們已經進入到量子運動的最簡單的狀態；看來做到它要比過去容易得多了：這更像是一個‘什麼時候可做到’而不是‘是否能做到’的問題。”
薛丁格貓
巨觀物體的量子效應可以追溯到薛丁格的“薛丁格貓”理想實驗。該理論認為，量子力學不適用於由微觀粒子組成的巨觀體。
“薛丁格貓”是關於量子理論的一個理想實驗。構想在一個封閉的匣子裡，有一隻活貓、一小瓶毒藥、毒藥瓶上有一個錘子，錘子由一個電子開關控制，電子開關由放射性原子控制。如果原子核衰變，則放出α粒子，觸動電子開關，錘子落下，砸碎毒藥瓶，釋放出裡面的氰化物氣體，貓必死無疑。
在整個實驗過程中，盒子都是密封的。按照常識，貓要么死，要么能活著。但是，薛丁格認為，存在一個中間態，貓既不死也不活，貓可能處於死了和活著之間的一種“疊加”狀態。
量子鼓實驗
在實驗中，美國加州大學聖巴巴拉分校的安德魯·克萊蘭領導的科研團隊使用了一個約30微米長的細小的木槳(“量子鼓”)，當該木槳以一定的頻率運動時會震動。接著，他們給這個木槳通上了遵守量子力學法則的超導電路，隨後，他們將整個系統冷卻，讓系統處於量子基態。
克萊蘭和同事證實，處於基態的木槳沒有任何振動能。他們接著通過同樣的超導電路給木槳一個推動力，隨後，他們觀察到該木槳以一個特定的能量擺動。接下來，研究人員將量子電路置於“推動”和“不推”的疊加狀態，並且將它同木槳聯通，通過一系列非常精細的測試，研究人員證明，木槳同時處在振動和不振動的疊加狀態。
美國物理學會院士、俄勒岡大學教授王海林(音譯)表示，研究結論非常“令人吃驚”。他們的研究表明，量子力學的法則也適用於巨觀物體，這對物理學的發展非常有用。
至於為什麼我們很難在日常生活中觀察到巨觀物體處於量子狀態？克萊蘭表示，物體的大小確實起著重要的作用，物體越大，外力越容易破壞其量子狀態。
儘管如此，他仍然表示，我們需要讓更大的物體進入量子狀態，大物體的量子狀態能夠給研究人員提供更多的信息，比如量子力學和引力之間的關係等，另外，這也將為量子計算機的研發提供更多的信息證明人不可能同時出現在兩個地方。
