我们可能没有意识到这一点，但我们中的许多人可能至少对量子力学(非常)微观世界中的一些广义概念有模糊的了解。例如，一个电子可以同时出现在两个地方。但我们并不经常去思考这些概念，因为我们在日常生活中，在宏观世界中，不会遇到它们。科学家们还无法解释他们所谓的量子世界的“怪异”是如何创造出我们日常经验中熟悉的物理特性的。
但是量子物理学家们，通过同时研究大量的电子，已经开始着手进行实验，他们希望最终能够揭示这些奇怪的现象是如何变成我们所知道的生命的。如果他们能把这些“奇怪”的现象扩大到可以观察到的范围，他们可能就能更多地了解这些现象是如何显现的。
“这一切都来自电子，”约翰霍普金斯克里格艺术与科学学院物理与天文系教授N.彼得·阿米蒂奇说。“就他们自己而言，他们不是很有趣。但是把它们放在一起，所有这些非凡的行为就出现了。”
图片说明:科林·布罗霍尔姆(左)于2017年在NIST中子研究中心与前博士后研究员乔纳斯·金德沃特(中)和研究生蒂莫西·里德(右)一起进行中子散射实验。
图片来源:邱一鸣，NIST中子研究中心
阿米蒂奇是这个月克里格学院的两位物理学家之一，他们获得了探索量子材料基本方面的竞争性奖项。该奖项由戈登和贝蒂·摩尔基金会颁发，该基金会致力于培养具有开创性的科学发现、环境保护、病人护理改善和加州湾区特色的保护。该基金会的量子系统涌现现象(EPiQS)计划是一个1.85亿美元的资助项目，其目标是加速量子材料领域的进展。阿米塔奇和同为物理系教授的科林·布罗霍尔姆(Collin Broholm)将在五年内各获得160万美元，用于开发测量固体中固有量子力学相关性的新技术。这些资助的目的是资助基础科学研究60312a风险，因为不能保证这项工作将会产生预期的结果，但风险也有可能改变我们对量子材料的想法。
为了更全面地理解量子现象，物理学家们需要一些方法来精确地测量他们还没有的东西。因此，阿米蒂奇和布罗霍尔姆将利用他们的资助开发新的工具，探索测量量子材料的未知方法，以期揭示其特性的细节。这两家公司都已经在制造乐器和器械领域成名，并以人们通常不考虑的方式应用它们。
他们将与霍普金斯大学量子物质研究所的其他同事一起，致力于创造一种量子流体，这种物质既不是气体，也不是固体，也不是液体，它的特征是量子因素，比如“纠缠”
2，这是最奇怪的“更奇怪的特征”之一。当一个粒子的磁自旋总是与它所纠缠的粒子的自旋相反时，这个粒子就被“纠缠”了。更奇怪的是:粒子可以纠缠数百公里。
“当你在一个地方进行测量时，这将影响到在另一个地方测量的所有未来结果，”Broholm说，他正在完成摩尔的第一个五年拨款，并领导量子物质研究所。“这是一个非常不和谐的概念，因为它意味着物理现实有一个非本地的方面。”
一旦他们创造出一种量子材料，他们的目标就是能够证明其中存在固态纠缠。他们分别在使用中子的60312broholm和使用光子的Armitage上工作，以证明和检测量子流体中的纠缠。为了确定是否存在纠缠，他们必须使用纠缠的中子或光子来测试他们的纠缠在与量子材料相互作用的过程中维持得有多好。
“我们正在尝试检测材料是否被缠结，所以我们需要使用本身就被缠结的材料，”Broholm说。“以前没人这么做过，这是个很疯狂的想法。”
Broholm说，这项资助提供了一个不寻常的机会，可以利用“现有的”想法来推动理解的边界。阿米蒂奇补充道:“我们很幸运能有两位获得这个奖项，这给了我们很大的自由，去关注我们认为有趣的东西。”
在科学+技术
量子物理学，量子力学，研究
新闻旨在传播有益信息，英文原版地址：https://hub.jhu.edu/2020/05/28/peter-armitage-collin-broholm-epiqs-grants/