科技日報訊 （記者陳丹）原子和光之間的相互作用已經(jīng)在量子光學領(lǐng)域獲得了廣泛的研究，但若想用聲波取代光與原子進行互動，則是一個更具挑戰(zhàn)性的任務(wù)。瑞典查爾姆斯理工大學的研究人員在最新研究中，成功地讓聲波與一個人造原子耦合，首次證明利用聲音也可與人造原子進行溝通，由此演示了用聲音取代光的量子物理學現(xiàn)象。這項成果將刊登在《科學》雜志上。

　　“通過與原子交談并傾聽它們的聲音，我們已經(jīng)打開了一扇進入量子世界的新的大門?！毖芯啃〗M負責人珀·德爾辛說，“我們的長期目標是要利用量子物理學，使我們從其規(guī)則中受益，比如研制超高速計算機。我們通過制造服從量子定律以便于我們控制和研究的電路來實現(xiàn)這一點?！?/p>

　　人造原子就是這種量子電路的一個例子。就像普通的原子一樣，人造原子也可以被充滿能量，隨后以粒子的形式散發(fā)出去，通常情況下是光粒子。但據(jù)物理學家組織網(wǎng)9月12日（北京時間）報道，查爾姆斯研究團隊實驗中所使用的原子，被設(shè)計成為通過聲音的形式來發(fā)射和吸收能量。

　　這個人造原子是由超導材料制成的，直徑0.01毫米，被放置在一枚微芯片上。實驗中使用的聲音頻率為4.8千兆赫，接近現(xiàn)代無線網(wǎng)絡(luò)常用的微波頻率，相當于比大三角鋼琴的最高音還要高出大約20個八度音。在如此高的頻率下，聲音的波長短到足以被引導著沿微芯片表面行進。

　　“根據(jù)上述理論，原子發(fā)出的聲音被分裂為量子粒子。”論文第一作者馬丁·古斯塔夫森說，“這樣的粒子是我們可以探測到的最弱的聲音?！?/p>

　　由于音速比光速慢得多，這個發(fā)聲的原子可為操控量子現(xiàn)象開啟全新的可能性?！耙驗槁曇舻乃俣嚷?，我們就有時間對行進中的量子粒子進行操控。”古斯塔夫森說，“這一點是無法利用移動速度快10萬倍的光粒子來實現(xiàn)的?！?/p>

　　音速慢也意味著聲音的波長比光的波長要短。一個與光波相互作用的原子通常比光的波長小很多，不過，若與聲音的波長相比，原子卻要大得多，這意味著它的特性可以得到更好的控制。例如，科學家可以設(shè)計只與特定聲頻耦合的原子，或者增強原子和聲音的相互作用。

　　總編輯圈點

　　量子論被公認是科學史上最成功的、被實驗結(jié)果符合最好的理論，但另一方面，它和人類日常生活的經(jīng)驗如此格格不入。不過，它對日常生活的影響卻無比巨大。量子力學的產(chǎn)物——電子學革命將我們帶入了計算機時代；光子學革命又將我們帶入了信息時代。如今，“聲波可代替光與原子相互作用”這一獨特量子物理學現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，無疑將推動量子學研究的進一步深入，其帶來的現(xiàn)實影響或?qū)o可估量。