重大突破!物理学家首次观测到量子相变,见证不可思议新现象

曦照认知 2025-03-14 09:44:45

近日,科学界迎来一项重大突破!物理学家成功观测到了量子系统中的“耗散相变”(DPTs),这一发现比人们预想的还要令人惊叹。

在日常生活中,像水结冰这样的相变现象很常见。但在神秘的量子世界里,相变却大不相同。量子系统的相变遵循海森堡不确定性原理等特殊规则,而且外界影响会让量子系统向周围环境散失能量,也就是“耗散”。当耗散发生时,量子系统就可能进入一种全新的状态,这就是“耗散相变”。

耗散相变分为不同类型,其中一阶耗散相变就像突然拨动开关,系统会瞬间从一种状态跳到另一种状态;二阶耗散相变则相对温和一些,但同样会对系统的基本属性,比如对称性,产生微妙却关键的改变。

理解耗散相变对研究量子系统意义重大。在那些经典热力学无法解释的非热平衡量子系统中,耗散相变起着关键作用。从实际应用角度看,二阶耗散相变有助于提升量子信息存储能力,一阶耗散相变则能帮助我们更好地了解系统稳定性和控制方法,这些对量子计算和传感技术的发展至关重要。

多年来,物理学家虽在理论上预测了耗散相变的一些特性,像双稳态(两种状态共存)和临界慢化(在相变点附近响应延迟),但想要直接观察到这些现象,尤其是二阶耗散相变的相关现象,一直困难重重。

不过,现在情况有了转机。瑞士洛桑联邦理工学院(EPFL)的帕斯夸莱·斯卡利诺教授带领团队,利用超导克尔谐振器完成了一项突破性实验。他们通过向系统注入成对的光子,也就是双光子驱动技术,精确控制并监测量子系统的状态,成功观察到了系统的相变过程。在实验中,研究人员不断调整失谐量和驱动幅度等参数,研究系统在不同量子状态间的转换,最终成功观测到了一阶和二阶耗散相变。

为了保证实验准确,整个过程是在接近绝对零度的极低温度下进行的,这样能最大程度减少背景噪声。克尔谐振器发挥了关键作用,它能放大那些难以观测的量子效应,让研究人员可以以前所未有的精度研究相变。研究团队还借助超灵敏探测器监测谐振器发出的光子,并运用先进数学方法,深入分析系统的相变情况。

实验有了许多重要发现。在二阶耗散相变中,研究人员观察到了“压缩”现象,这时量子涨落比真空的自然背景噪声还低,意味着系统进入了高灵敏的转变状态。在一阶耗散相变中,系统出现了明显的磁滞回线,根据参数调整方式不同,系统能在两种状态下存在,还出现了亚稳状态,也就是系统会暂时停留在一种稳定状态,之后才突然转变到另一种状态。此外,在两种相变中都观测到了“临界慢化”现象,这证实了相关理论预测的正确性。

这项研究成果为量子技术发展开辟了新道路。通过深入理解耗散相变,科学家未来有望打造出更稳定、响应更灵敏的量子系统,这将给量子计算、量子传感器等领域带来革命性变化。而且,此次研究充分体现了跨学科合作的强大力量,融合了实验物理、先进理论模型和前沿工程技术,助力科学家探索科学新边界。

该研究成果已发表于《自然通讯》杂志,论文第一作者纪尧姆·博利厄表示,理论与实验的紧密合作产生的成果远超单个团队独立研究的成效。

参考资料:DOI: 10.1038/s41467-025-56830-w

2 阅读:573
评论列表
  • 2025-03-15 09:46

    易经的智慧

  • 2025-03-15 08:46

    ⭕️到底是量子摇号机?? 还是量子计算机?? ——— 导体与绝缘体的差异带来了电子的空间运动操控性。三极管电子运动与电平高低,电路的“与或非”运算,是标准的牛顿力学,有确定性。 量子计算搞的是哪个量子?电子,质子,三体多体量子?还是花仙子? ………量子位置稳定吗?存储记忆能力可靠吗?如何定位找到特定量子,观测特定量子,操控特定量子?如何用量子表达数字?如何实现与运算,或运算,非运算?不变现象/真理/知识/确定性是一切应用的前提和基础,崇洋媚外跟屁虫假大空,木用! ———有人说,量子计算机主要是用来产生随机密码的,为了避免误导,理解计算速度提升千万亿倍??叫量子计算机?还是应该称为量子秘码机,或量子摇号机呢?

  • 2025-03-15 08:45

    量子纠缠笑话——宇宙浩瀚。。。物质本质是带电质量体,普遍有力的相互作用和相对运动,是永远不变的。⭕️邪门纠缠比找六亲不认邪门女朋友邪太多了!!!!❌独此一女六亲不认???独此一男六亲不认???必须纠缠必然纠缠???❌如何找到独此一女???如何找到独女的独此一男???这种纠缠是万变中不变的真理吗?———观测归纳认知自然,从来如此,只能如此。在万变中寻求不变的真理,如,物质不灭,能量守恒,1+1=2等等。常常有人宣称,暗物质占XX%,只是人类观测不到!!物质是普遍相互作用的,有条件当然可观测。………号称有鬼只是你看不到,永远不可能露馅的鬼把戏,高明吗???

  • 2025-03-15 08:46

    孔乙己看不起牛顿经验归纳/实践出真知/短衣帮,更爱假说相对论之乎者也长衫子。假说“所有天鹅都是黑的”,找到一只黑天鹅,写论文皆大欢喜,号称证明了!假说科学不算假/读书人偷书不算偷,都是伟大的突破,物理革命!。。。 然后诠释号称应用………前天有人打了一个很响的臭屁,比蝴蝶效应还要猛。今天果然下雨获得了应用,臭屁的应用十分广泛。………为什么世界上只有三个人懂的XX论,获得了如此广泛的应用呢??诠释一切,应用也靠诠释??答案只有孔乙己知道!———演绎卫星发射控制,都是不得不去用牛顿力学,清清楚楚的,需要写论文诠释吗?

  • 2025-03-15 08:45

    真理都是简单的,不证自明的(不变现象)无法证明的(全称命题),可证伪/乐于辩证批判。悖论诠释号称证明(全称命题)是骗。古希腊哲学对真理的理解 —— 真理是不变的现象。水流现象千变万化是真实/不是真理。水往低处流,指南针,物质不灭,能量守恒,电荷守恒,1+1=2,绝对时空,相对速度,……都是不变的现象/真理/知道/确定性。号称人人不知的空间弯曲是真理,胡编人人可知的时间是虚幻!!是缺德笑话。科学/哲学追求确定性(知道)是生存的必须,鼓吹不确定(不知道)❌是鬼迷心窍丧心病狂。不变现象(科学)是观测归纳不是假说证明不是解释稀奇。

曦照认知

简介:感谢大家的关注