灼眼的希梅亚 灼眼的希梅亚
Saitohimea
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光晶格钟有望重新定义秒 英国《自然》杂志网站7月9日报道,法国巴黎天文台吉勒莫·洛德韦克和同事最近证明,两台先进的光晶格钟(OLC)的运行步调几乎完全一致,精确度最少可达1.5×10-16。如果想用OLC重新定义秒的话,这种一致性测试必不可少,因此,这一最新研究有望让科学家们重新定义秒 1967年,秒被定义为当一个铯原子在两个特定的能级间跃迁时所辐射或吸收的微波辐射振荡9192631770次所持续的时间,这一定义保持至今。 目前,测量这一频率最精确的方式是铯原子钟,铯原子钟又被人们形象地称作“喷泉钟”,因为其工作过程是铯原子像喷泉一样的“升降”,这一运动使得频率的计算更加精确。 铯原子喷泉钟的精确度大约为3×10-16,这意味着在1亿年时间里,其误差不超过1秒。但科学家们表示,某些新式的原子钟可以做得更好,对被电磁场捕获的单个离子化的原子辐射进行监测可以让精确度达到10-17。 大约10年前,科学家们首次展示了光晶格原子钟,尽管其精度无法打败捕获离子钟,但可以同铯原子钟相媲美,而且,很多科学家基于两个理由认为,这种钟可能会精度更高。首先,与捕获离子钟一样,这种光晶格钟也测量频率为微波数万倍的可见光的频率。第二,它们测量数千个被捕获进一个光晶格内原子的平均辐射频率而不是只测量一个原子的辐射频率,因此,精度更高。 然而,科学家们必须证明,这种原子钟的运行步调要能准确无误地与另一个同样的原子钟保持一致,这正是洛德韦克和同事在最新实验中已经证明的。他们也证明,两个原子钟几乎同步,精度至少为1.5×10-16,而且,这种锶光晶格钟(每个光晶格约有1万个锶87原子)与巴黎天文台的三台铯原子钟步调一致。 更好的原子钟有望成为基础科学的福音。例如,物理学家们能使用这样的原子钟对自然界某些基本而持续的变化进行调查,以确定其是否像理论所预测的那样。
法科学家首次直接测量范德华力 物理学家组织网7月9日(北京时间)报道,法国国家科学研究中心的研究人员在最新一期《物理评论快报》上撰文指出,他们首次直接对两个原子间的范德华力进行了测量,另外,测量中使用的技术也可用于制造在量子计算机中非常有用的量子逻辑门。 范德华力是中性原子之间通过瞬间静电相互作用产生的弱作用力,以其发现者荷兰物理学家约翰尼斯·迪德里克·范·德·瓦耳斯的名字命名。很多物质的“一举一动”都与这种力有关:正是这种力让大多数气体分子簇拥在一起;也是这种力让壁虎的脚趾头紧紧贴在光滑的墙壁上。但是,只有当原子紧紧“依偎”在一起时,这种弱作用力才明显,所以,科学家们迄今没有直接测量到这种作用力。 现在,法国科学家使用两束激光让一对原子紧紧“依偎”在一起,并用第三束激光测量了它们之间的范德华力。 在最新实验中,科学家们选择里德伯原子——一个价电子被激发到高量子态的高激发原子作为他们实验的一部分。里德伯原子很大,而且,其中的一个电子处于高带电状态;另外,这种原子之间的力比很多其他原子对之间的力都要强,也正因如此,可以在更远的距离内测量这种力,这就使得里德伯原子成为测量范德华力的理想选择。 研究人员首先朝一对里德伯原子发射两束激光,使它们紧贴在一起,随后,朝这两个原子发射第三束激光使其以特定的频率振荡,通过测量这一振荡,他们可以利用数学方法计算出这两个原子间的范德华力。 而且,科学家们通过测量基态和激发态之间的振荡发现:两个原子之间的距离对于测量范德华力非常重要。如果距离太近,其中一个原子的激发态会打垮另一个原子的激发态;如果距离太远,两个原子之间的作用力会变得太弱而无法测量。因此,科学家们使用第三束激光作为光学镊子,将两个原子之间的距离调整至最适合测量的距离。 该研究团队也强调称,用来测量范德华力的技术也能使正在振荡的原子演变到一种完全相干的状态,这意味着这一技术有望被用来制造在量子计算机内非常有用的量子逻辑门。 总编辑圈点 “近之则不逊,远之则有怨”,这句话放在范德华力身上再合适不过。当人们苦苦算计人际交往的亲疏之时,范德华力告诉了大家,原来万物之间都有着这样一个平衡点。其实,除开壁虎,生活中也不难找到范德华力的身影——手机保护膜之所以能和屏幕亲密无间,就正是它的功劳。新技术实现了直接测量,接下来要做的,是更好地理解它的机制,以及利用它存在于分子之间、不受外界环境影响的特性,创造出一些新奇的玩意儿,比如《碟中谍4》里不太靠谱的“爬墙手套”。
传统计算机和量子计算机将因此受益 物理学家组织网7月4日报道,美国麻省理工学院(MIT)电子研究实验室(RLE)、哈佛大学以及奥地利维也纳技术大学的科学家们在最新一期《科学》杂志撰文指出,他们研制出了一种由单个光子控制的全光开关。 新的全光开关的核心是一对高度反光的镜子。当开关打开时,光信号能穿过这两面镜子,当开关关闭时,信号中约20%的光能穿过镜子。如此一来,这对镜子就构成了所谓的光学共振器。在ERL的实验中,两面镜子间的空腔内充满了超冷的铯原子组成的气体。一般情况下,铯原子与穿过镜子的光“井水不犯河水”。但如果某个“门光子”以不同的角度射入两面镜子的中间,将一个原子的一个电子推入更高能态,它就会改变空腔的物理特性,使光无法再通过空腔,令开关关闭。随着传统计算机芯片上簇拥的晶体管越来越多,芯片的能耗与日俱增且变得更热,这款全光晶体管或许可以解决这两个问题。当然,超冷的原子云团并非网络服务器内晶体管 这款设备可能对量子计算机来说更有益处。量子计算依靠量子机制内在的不确定性来处理信息,其信息处理速度远远快于传统机器。普通的信息比特只能代表0或者1,而量子比特以0和1的叠加状态存在,这种模糊性使几个量子比特可以被并行处理,因此可以一次执行多个运算。 科学家们已经使用激光捕获离子和核磁共振制造出了原始的量子计算机,但很难让量子比特保持叠加状态,光子更容易保持叠加状态,科学家们可据此制造出一系列处于叠加状态的光学电路。更重要的是,传统晶体管可以将电信号内的噪音过滤掉,而量子反馈则能将量子噪音抵消,因此,人们能制造出通过其他方法无法获得的量子状态。 这一开关也能用做目前还没有的光探测器:如果光子撞上了原子,光无法通过空腔,这意味该设备可以在不破坏光子的情况下探测其踪迹。
萌萌的沙系同学 “……你、你好……你是沙系同学,对吧?呃,我们有见过面,不过还没有打过招呼吧。嗯,我是时雨遥,跟大兔从小一起玩到大。” 赛托希梅亚的反应则是…… “……” 她一张嘴巴张了又合,看来欲言又止。她接着看看铁,再朝时雨遥看了一眼,然后突然转过身去抬头看着黑守,小声说道: “……我问你,你说你叫什么名字?” 黑守也跟着小声回答: “我姓黑守。黑守菲利叶·优一。” “那黑守,我要请你……” “啊,该不会是要我编个理由好让你摆脱这个状况?” 她听了便红了脸,露出快要哭出来的表情。不,黑守这几天来一直在观察她,早就知道她只要看到时雨遥的脸,都会露出这种表情。 黑守注视着这名内向得怎么看都不像魔女的少女大骂: “……沙系,你这丫头又跷课没来考试,到底是想怎样!你跟我来一下!” 然后抓住她的肩膀。 铁跟时雨遥都一脸惊讶地看过来。黑守又说了: “铁也一样。别以为每一科都不及格,还可以让你在那边傻笑!” “老、老师好像突然生气了。不过,总之就这样,我要去补习了。” 时雨听了后说: “嗯嗯,加油喔!” 这时身旁的赛托希梅亚说: “……得救了。” 黑守微笑着说: “你欠我一次。” “我不会还就是了。” “哈哈,我偏要你还。怎么?要我现在就丢下你走人吗?” 听黑守这么说,她狠狠瞪了他一眼: “你太卑鄙了。” “没错吧?毕竟我是人类嘛。”
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