量子力学基于系统的波力学描述和冯·诺依曼假设(1920年),量子测量会导致不确定性的结果。波力学描述允许一个系统的叠加状态(例如,一个物体同时出现在两个地方),而冯·诺依曼公设暗示人们不能直接探测到这样的叠加。环境诱导退相干模型确实解释了为什么在日常生活中观察不到量子叠加,然而测量结果的不确定性仍然是许多争论的主题。本研究计划的目的是建立一个10^14阶原子的量子叠加态。这种量子叠加态的质量比迄今为止观测到的任何量子叠加态都要大10个数量级,因此将为新体制下的量子力学提供一个基本的检验。

这个实验包含一个微小的镜子(直径比人类头发的厚度还小),它是光学腔的一部分,构成了干涉仪的一个臂。镜子被安装在一个微小的硅棒上,可以被光子的多次反射所取代。一个光子被送进干涉仪,并将演化成在光学腔内与微小镜子的叠加,从而轻微地移动它,并在干涉仪的另一臂,使镜子静止。单个光子的叠加因此被转移到镜面的叠加上,或者更准确地说,镜面与光子纠缠在一起。通过观察离开干涉仪的光子的干涉,人们可以研究涉及镜像的叠加的产生和退相干。初步实验得到了美国国家科学基金会为期一年的探索研究经费支持,取得了显著的初步进展;使用聚焦离子束制作了直径20微米的高质量布喇格镜,并将其安装在硅悬臂梁上[原子力显微镜(AFM)的尖端]。悬臂/反射镜系统被压电定位为光学腔的末端反射镜。在空气中的测量显示初始空腔精细度为1000。

精密测量系统的各个组成部分在许多其他领域的应用将引起人们的兴趣,并直接造福于社会。预计的衍生项目包括超高速可切换反射镜(用于光通信)、超高分辨率AFM读出和微机械振荡器的光学冷却(用于位置测量)。该项目将提供极好的培训,因为它将基础研究兴趣与前沿技术相结合。由于该项目涉及不同的子项目,因此我们打算每年夏季都有几名本科研究人员协助该项目,以及一名高中生参加UCSB的夏季科学教育项目。

机构
美国国家科学基金会
研究所
物理学系(物理系)
应用#
0504825
项目官员
罗伯特Dunford
项目开始
项目结束
预算开始
2005-08-01
预算结束
2008-07-31
支持一年
财政年度
2005
总成本
360000美元
间接成本
的名字
加州大学圣巴巴拉分校
部门
类型
兔褐#
城市
圣芭芭拉分校
状态
CA
国家
美国
邮政编码
93106