澳大利亞科學(xué)家制造出世界最精確的“尺子”
據(jù)sciencedaily網(wǎng)站2007年11月27日?qǐng)?bào)道,，別要嘗試告訴一名量子物理學(xué)家足夠近就已經(jīng)足夠好。澳大利亞研究人員們發(fā)明了一種技術(shù),，首次以物理學(xué)定律所能允許的精確度進(jìn)行了長(zhǎng)度測(cè)量,。 11月15日研究小組在《自然》雜志上發(fā)表的一篇論文公布了一種系統(tǒng),，即使用單個(gè)光子（單個(gè)光粒子）作為測(cè)量精微距離的尺子。格里菲斯大學(xué)量子動(dòng)力學(xué)中心的喬夫.普里德與他的博士學(xué)生布雷登.黑金斯在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行了這項(xiàng)實(shí)驗(yàn),。量子動(dòng)力學(xué)中心主任霍華德.威斯曼與悉尼大學(xué)的斯蒂芬.巴特昨特博士和麥加里大學(xué)的多米尼克.貝里博士共同發(fā)明了這一理論,。 普里德使用單個(gè)光子作為工具，然后對(duì)每個(gè)光子穿越樣品的次數(shù)進(jìn)行測(cè)量,。研究小組使用36個(gè)光子進(jìn)行了378次穿越,，由此得出的長(zhǎng)度測(cè)量結(jié)果的誤差還不到人頭毛絲的萬(wàn)分之一。 普里德說(shuō),，“這是一個(gè)非常少量的光,。我們掃描條形碼所使用的光子數(shù)量是十的十五次冪,。甚至你家中的的DVD播放機(jī)中的暗淡光源也會(huì)在一秒內(nèi)發(fā)射出數(shù)萬(wàn)億個(gè)光子”。威斯曼說(shuō),，“數(shù)個(gè)世紀(jì)以來(lái)精確測(cè)量長(zhǎng)度和物體特性的類(lèi)似方法是干涉測(cè)量法,，即一種使用電磁射線(xiàn)的波，比如光波來(lái)測(cè)量的技術(shù),。這兩項(xiàng)測(cè)量技術(shù)的關(guān)鍵區(qū)別在于,，我們以一種方式獲得了海森堡測(cè)量不準(zhǔn)原理允許范圍內(nèi)的光子每次穿越樣品時(shí)的信息。這就是說(shuō),，這種測(cè)量方法可能是目前最好的測(cè)量方法,，是以前從未做過(guò)的?！?/span> 普里德說(shuō),，“我們使用了比以前所認(rèn)為的更少的光來(lái)進(jìn)行精確測(cè)量。這一測(cè)量方法對(duì)諸如醫(yī)學(xué)研究之類(lèi)的領(lǐng)域而言特別重要,，因?yàn)閷⒐馔高^(guò)一個(gè)生物樣體可能會(huì)破壞這一生物體,。” 我們?yōu)楹涡枰绱司_的測(cè)量呢,？ 普里德說(shuō),，“測(cè)量可以為所有科學(xué)提供支撐，從以往的歷史來(lái)看我們知道,，精確測(cè)量的進(jìn)步會(huì)帶來(lái)意想不到的科學(xué)發(fā)現(xiàn),，從而帶來(lái)新的技術(shù)和應(yīng)用。舊的干涉計(jì)告訴我們,，地球不能穿越一種被稱(chēng)之為‘以太’的神秘物質(zhì),，而事實(shí)上是穿越一個(gè)真空,。這最終帶來(lái)了愛(ài)因斯坦相對(duì)論的誕生,。我們并不知道這一新技術(shù)將把我們引向何方?！?/span> 研究小組的下一步研究目標(biāo)是使用更多的單光子,，獲得甚至更加精確的測(cè)量。普里德說(shuō),，“從理論上講這是可能的,。但是首先我們還需要克服幾個(gè)技術(shù)障礙?！?/span> 量子物理學(xué) 在量子物理學(xué)的奇異世界中,，一個(gè)光子可以同時(shí)以?xún)煞N不同的路徑抵達(dá)同一目的地。光子前往下一個(gè)地點(diǎn)依賴(lài)于兩條路徑長(zhǎng)度的差異性,。假如一條路徑的長(zhǎng)度是已知的,，這使得科學(xué)家可以非常精確地測(cè)量另一條路徑的長(zhǎng)度,。 格里菲斯大學(xué)進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)的最新穎之處在于使光子在測(cè)量前可以在路徑中折返許多次。這放大了路徑長(zhǎng)度不同所帶來(lái)的影響,。這一理論可以同時(shí)應(yīng)用于其它諸如速度,、頻率和時(shí)間的測(cè)量。 這一技術(shù)結(jié)合了量子計(jì)算機(jī)研究（澳大利亞量子計(jì)算機(jī)技術(shù)中心）,、量子控制和量子通訊的概念,。巴特利特說(shuō)，“這是一個(gè)結(jié)合不同方向研究取得新的和令人振奮研究成果的偉大范例”,。 英文原文鏈接參見(jiàn)：http://www.sciencedaily.com/releases/2007/11/071126100614.htm
