迄今最大規模量子疊加測試完成

科技日報北京9月26日電 （記者劉霞）據美國物理學家組織網近日報道，由奧地利與瑞士科學家合作進行的一項新研究，對量子疊加原理進行了迄今最大規模測試：由近2000個原子組成的高温複雜分子被置於量子疊加態，並進行干涉。

量子疊加原理是量子理論的一個標誌，它在波函數的框架下對粒子的行為進行描述。粒子就像池塘表面的水波一樣，可以表現出干涉效應。但與水波不同的是，量子波通過孤立的單個粒子都可以表現出來。

在量子力學裏，雙縫實驗是一種演示光子或電子等微觀物體的波動性與粒子性的實驗。

在這個實驗中，粒子波同時通過兩條縫並進行干涉，這種效應已在光子、電子、中子、原子甚至分子中得到了證明，但它也提出了一個物理學家和哲學家一直在努力解決的問題：這些奇怪的量子效應是如何過渡到我們熟悉的經典世界的。

現在，維也納大學的馬庫斯·阿恩特團隊以最直接的方式——通過展示更大質量物體的干涉解決了這個問題。

在最近實驗中，這些分子的質量超過25000道爾頓（原子質量單位），是之前記錄的幾倍。其中，通過干涉儀發出的最大分子之一由40000多個質子、中子和電子組成，其德布羅意波長比單個氫原子的直徑還要小1000倍。瑞士巴塞爾大學的馬塞爾·馬約爾團隊使用特殊技術合成瞭如此巨大的分子。

有模型預測，粒子的波函數會以與質量平方成正比的速度自發坍縮。最新實驗表明，在給定的時間長度內，重粒子保持疊加狀態，且分子處於疊加狀態的時間超過7毫秒，設置了新的干涉時限。

阿恩特説：“我們的實驗表明，量子力學雖然很奇怪，但也非常堅強。我樂觀地認為，未來的實驗將在更大規模上對它進行測試，量子和經典之間的界線在變得越來越模糊。”