掌控量子混沌 創新冷卻法穩定量子實驗

維也納工業大學透過巧妙地分裂玻色-愛因斯坦凝聚態的新技巧，使更穩定的量子實驗成為可能。

編譯／高晟鈞

維也納工業大學透過巧妙地分裂玻色-愛因斯坦凝聚態的新技巧，使更穩定的量子實驗成為可能。

量子實驗中，無論是量子電腦、量子感測器或是任何有關量子反應的任何裝置，始終面臨一項共同的難題：量子效應十分脆弱且極易受影響；一點點來自周圍溫度的波動，或是微微的觸碰，都會導致量子效應發生變化。

維也納工業大學的一個研究團隊，通過一種特殊的冷卻方式，將玻色-愛因斯坦凝聚態分裂成兩部分，兩者都具有非常特殊的時間動態，可以完美地防止隨機波動。這樣，極低溫度的玻色－愛因斯坦凝聚態原子的相對溫度可以顯著降低，而這對於量子模擬器非常重要。

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溫度為關鍵之一

量子模擬器是一種可以更好操作、控制與監控的系統，被用來更好地觀察量子現象。舉例來說，可以用水波來進行實驗來了解聲波的特性，因為水波能更好地被操控與觀察；而量子模擬器具有同樣的用處。

目前，限制量子模擬器適用性的決定性因素在於它們的溫度。冷卻物體的方法有多種：例如，透過非常緩慢地增加氣體的體積來冷卻氣體。而對於需要接近絕對零度低溫的的玻色－愛因斯坦凝聚態原子，通常會使用其他技巧：高能量的原子會被快速移除，直到只剩下一組原子。這組剩餘的原子因為具有相當均勻的低能量，所以溫度非常低。

不只冷還要更冷

不同於以上方法，研究團隊使用了一種完全不同的技術，他們在玻色－愛因斯坦凝聚態的原子中間創建了一個屏障，並將其區分成左右兩個部分。根據量子定律，到達左右兩側的粒子數量具有不確定性，因此可以說雙方都處於不同粒子數狀態的量子物理疊加態中。

玻色愛因斯坦凝聚體的分裂，無論是極度突然或極度緩慢的分裂都不是最佳的。必須找到一種折衷方案，一種巧妙定制的方法來動態分裂凝聚物，以便盡可能地控制量子漲落。

研究團隊證明，透過適當的分裂動力學可以抑制粒子數量的波動，反過來轉化為更低溫的玻色－愛因斯坦凝聚態，比以前更好地使用系統作為量子模擬器。

資料來源:ScitechDaily

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