日本團隊首次實現奈米級粒子“量子擠壓”

   ［記者林孟論/外電報導］日本東京大學研究團隊首次實現對奈米級粒子的“量子擠壓”，即粒子運動的不確定性小於量子力學零點漲落。這一成果不僅為基礎物理研究開闢了新路徑，也有助推動未來高精度感測、自動駕駛及無GPS訊號導航等技術發展。
   宏觀尺度的物理世界，從塵埃到行星，遵循的是牛頓在17世紀發現的經典力學定律。而微觀世界則遵循量子力學規律，其中一個重要特徵是“不確定性”。也就是說，測量的精度天生受到量子力學漲落的限制。例如，零點漲落就是被囚禁粒子在最低能量狀態下，其位置和速度仍會存在的量子力學漲落。所謂量子擠壓，是指通過特殊方法產生不確定性小於零點漲落的量子態。實現這種狀態不僅對準確理解自然世界至關重要，也有助於開發下一代可能受量子現象影響的技術。
   雖然量子力學已在光子、原子等微觀粒子上得到充分驗證，但在奈米尺度的大尺寸物體上仍存在未解之謎。研究人員表示，創造合適的實驗條件一直是巨大挑戰。
   為此，團隊選擇了一種由玻璃製成的奈米級粒子，將其懸浮於真空環境中，並冷卻至最低能量狀態，從而降低其不確定性。在確保囚禁勢場得到最佳調製後，他們釋放粒子並測量其速度，再通過重複實驗獲得粒子在該勢場下的速度分佈。結果顯示，當釋放時機最佳時，速度分佈比最低能量狀態下的不確定性更窄，證明實現了量子擠壓。
   這一成果並非一蹴而就。團隊在多年探索中克服了諸多技術難題，包括粒子懸浮帶來的額外漲落以及實驗環境的微小擾動等。最終，他們找到了能夠穩定復現的條件，成功完成了量子擠壓的驗證。
   這一懸浮奈米級粒子體系對環境極為敏感，是研究量子與經典力學過渡現象的理想平臺，也為未來新型量子器件的研發奠定了基礎。