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澳大利亞科學(xué)家出世界zui的“尺子"
今后，不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)，以物理學(xué)定律所能允許的度進(jìn)行了長(zhǎng)度測(cè)量。

　　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)測(cè)量長(zhǎng)度和物體特性的類似方法是干涉測(cè)量法，即一種使用電磁射線的波，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)量方法可能是目前的測(cè)量方法，是以前從未做過(guò)的。"

　　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)行測(cè)量。這一測(cè)量方法對(duì)諸如醫(yī)學(xué)研究之類的領(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绱说臏y(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，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之為‘以太’的神秘物質(zhì)，而事實(shí)上是穿越一個(gè)真空。這zui終帶來(lái)了愛因斯坦相對(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。"

　　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。"

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)以兩種不同的路徑抵達(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"。

澳大利亞科學(xué)家出世界zui的“尺子"