藍色情懷

物理：薛丁格的鼓－量子光學分子

編輯 Keelungman 報導

兩組科學家從理論的角度出發，探討在光學共振腔中兩平行懸掛的半反射鏡與雷射之間的交互作用。他們發現：在適當的鏡面位置與雷射頻率下，兩平行鏡的振動會彼此耦合，出現平行振動模態（質心模態）或反平行振動模態（呼吸模態），甚至有機會出現自發冷卻以及量子糾纏態。

一般的印象中，量子力學的現象通常都出現在非常微觀的尺度下（如原子與分子的大小）或是極細微的運動中（如電子的躍遷）。巨觀物體的運動狀態，如一片鏡子的振動，似乎還是由古典力學準確地掌握。然而有兩組科學家，從理論的觀點各別指出：在共振腔中間的兩平行半反射鏡，可以藉由通過其中的雷射，出現耦合運動。

若半反射鏡間距與鏡面對共振腔壁距離相等，來自美國的研究人員指出：不同的雷射頻率可以對應鏡面組不同的振動簡正模。這並非新鮮事，因為這點可由古典力學解釋。但他們用量子力學的架構描述這系統時發現：若持續通過這些頻率的雷射光，鏡面組的振動將會被漸漸冷卻，並掉入這些頻率所對應的簡正模中。於是這兩鏡面的運動便耦合在一起，有如一個分子。

另一組歐洲的科學家也發現到類似的效應。他們選擇不對稱的鏡面擺設方式，並導入兩特定頻率的雷射。在極低溫的狀況下，系統將自發冷卻，同時出現兩種不同的振動態間的量子糾纏效應。而這些現象可以用另一組微弱的雷射光加以偵測。

雖然目前這些都只是理論上的推測，但預期在不久的將來應該可以從實驗上驗證這些預言。

參考來源：

• Physical Review Focus: Schrödinger's Drum
• Multiple membrane cavity optomechanics
• Steady State Entanglement in the Mechanical Vibrations of Two Dielectric Membranes

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