苏黎世联邦理工学院的研究人员使用激光捕获了一个 100 纳米的小球体，并将其运动减慢到最低的量子力学状态。基于此，人们可以研究宏观物体中的量子效应并构建极其灵敏的传感器。

一个直径为 100 纳米的玻璃球（图片中心的绿点）被紧密聚焦的激光束悬停。（照片：苏黎世联邦理工学院）

      为什么根据量子物理学，原子或基本粒子可以像波一样表现，允许它们同时在几个地方？为什么我们在我们周围看到的一切显然都遵循经典物理定律，而这是不可能的？为了回答这些问题，近年来研究人员诱导越来越大的物体以机械方式表现出量子行为。这样做的一个后果是，当它们穿过双缝时，会形成一种具有波特征的干涉图样。

      到目前为止，这可以通过由几千个原子组成的分子来实现。然而，物理学家希望有一天能够用适当的宏观物体观察到这种量子效应。苏黎世联邦理工学院信息技术和电气工程系的光子学教授 Lukas Novotny 和他的合作者现在朝着这个方向迈出了关键的一步。他们的结果最近发表在科学杂志《自然》上。

悬浮纳米球

      宏观物体是一个由玻璃制成的小球体。虽然它的直径只有一百纳米，但它由多达一千万个原子组成。使用紧密聚焦的激光束，使球体悬停在真空容器内的光阱中，该真空容器冷却到零以下 269 度。温度越低，热运动越小。“然而，要清楚地看到量子效应，纳米球需要进一步减速，一直到其运动基态”，Novotny 实验室的博士后 Felix Tebbenjohanns 解释说。球体的振荡及其动能被减少到量子力学不确定关系禁止进一步减少的程度。

通过聚焦激光使纳米球悬停（a）。激光就像一个陷阱，球体可以在其中来回摆动 (b)。电场用于减慢这种运动。（可视化：苏黎世联邦理工学院）

来源：

https://ethz.ch/en/news-and-events/eth-news/news/2021/07/nanosphere-at-the-quantum-limit.html