中国科学家践行思想实验

新华社合肥12月3日电（记者戴伟）记者从中国科学技术大学获悉，该校潘建伟、陆朝阳、陈明成等人组成的研究小组，利用第一个小时被困地面的总状态。斯坦因与玻尔辩论中提出的“反冲缝”实验思想，观察了干涉与原子动量对比的渐变过程，证明了海森堡极限下的互补原理，论证了从量子到经典的连续转变过程。相关成果于12月3日发表在国际学术期刊《物理评论快报》上。在第五届索尔维会议上，为了挑战玻尔提出的互补原理，爱因斯坦设计了一个斥力实验装置，允许单个光子通过移动的狭缝。爱因斯坦认为单个光子会给狭缝带来非常弱的反冲力。如果可以测量这种反冲力，就可以知道光子的路径。只要狭缝的位置足够精确，干涉条纹仍然可以保留。这个思想实验被认为是量子力学中最深刻的悖论之一。实现这个思想实验的关键是测量合适的反冲信号，这要求狭缝动量的不确定性小于光子的撞击动量。然而，由于单个光子的动量反冲非常弱，它比宏观物体动量的不确定性要小得多。因此，这一巧妙的思想实验在近一百年的时间里一直停留在“意识形态”层面。据了解，在这项研究工作中，研究团队实现了量子限制条件下最灵敏的“可动狭缝”：利用光镊中俘获的单个铷原子作为“可动狭缝”，并利用R阿曼边带冷却技术可将原子准备到与单个光子动量相当的水平。同时，该实验可以通过调节适当限制的光镊深度来改变原子狭缝动量的不确定性。实验结果表明，光子反冲后，动量波函数的重叠增加，导致光子与原子之间的纠缠程度降低，从而增加了对光子的干涉对比度。此外，实验中观察到的干涉对比度的降低部分是由原子加热引起的。研究团队校准并消除这种经典噪声的影响后，实验数据与原子处于理想基态时的光子干涉对比度非常一致。研究人员表示，这项研究工作首次利用基态单原子作为“可移动狭缝”敏感在爱因斯坦和玻尔争论量子基础近一百年后，人们开始研究单光子的动量。不仅实现了爱因斯坦在量子极限水平的实验思维，还发展了单原子、势垒操控等精密量子技术，为未来实现大规模中性原子阵列、态修正误差压缩以及进一步探索衰变、失效重复等关键问题奠定了基础。