研究团队用光镊展示原子量子隧穿

以色列理工学院物理学院建造的实验装置展示了原子通过光镊之间的量子隧穿从一个地方转移到另一个地方。该研究由固态研究所的 Yoav Sagi 教授和博士生 Yanay Florshaim 领导，发表在《科学进展》上。

该实验基于光镊，这是一种利用聚焦在微米级点上的激光束产生的光势捕获原子、分子甚至活细胞的实验工具。

这怎么可能呢？光与物质的相互作用会产生与光的强度成正比的力。这种力太弱了，不会影响我们的日常生活，但当涉及到原子等微小粒子时，它可以足够强大，可以将它们固定在适当的位置或将它们从一个位置移动到另一个位置。

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光镊的发明已成为物理学的重要工具，物理学家阿瑟·阿什金 （Arthur Ashkin） 于 2018 年获得了诺贝尔物理学奖。

以色列理工学院的研究人员在实验中使用了由三个光镊组成的线性阵列。通过改变每对相邻镊子之间的距离，他们动态控制了它们之间原子的隧穿速率。

隧穿是量子世界独有的一种现象，其中粒子有机会穿过它们通常无法克服的潜在障碍。通过控制隧穿速率，研究人员能够在两个外镊子之间平稳有效地转移原子。

此外，研究人员表明，尽管原子在链的两侧之间移动，但在中间镊子中找到它们的可能性非常低。通过回顾在量子理论中，粒子是由波包描述的，可以理解传输方案的这个有趣特征。

在实验中演示的方案中，波在中间陷阱中发生破坏性干涉，因此无法在那里找到原子。这是这种转移方法的首次演示，研究人员认为它可能代表新量子平台开发的一个重要里程碑。