研究概況
通過研究物質和光同時存在的系統(包括宇宙在內),研究人員發現,以適中的速度經歷量子相變會產生最豐富、最複雜的結構。這些結構類似於平滑、空洞的空間中的“缺陷”。研究結果發表在美國物理學會主要會刊《物理評論A》上。
主要內容
在日常世界中,一種物質可以在不同的溫度條件下經歷相變,例如水可以在足夠熱或足夠冷的條件下變成水蒸氣或冰。但是在量子世界中,一個系統可以在絕對零度的情況下經歷相變,只要改變光和物質之間互相作用的量就可以。這種相變會產生量子糾纏。
科學界普遍認為,宇宙中星團、行星系統、星系等結構的誕生源於量子相變,而且經歷相變的速度越快,產生的結構就越多。最新研究否定了這種說法。
“我們的研究認為宇宙是在適中的速度中被‘烹飪’出來的。”研究者之一、美國邁阿密大學物理學教授尼爾·詹森說。他把經歷量子相變時光和物質高度糾纏的結構比作加熱牛奶和燕麥時從無到有形成的粥塊。如果以恰好的速度經歷相變,這種結構會更為複雜,這類似於以恰好的速度烹飪時,粥塊會更好吃。
研究意義
最新研究為如何產生、控制和操縱量子糾纏帶來了啟發,也為開啟超快量子計算、超安全量子密碼、高精度量子計量學以及量子態隱形傳輸等下一代未來技術提供了鑰匙。