分类: 物理学

  • 流体驱动实现微粒子集群同步振荡

    来源:《自然·通讯》

    研究发现,悬浮于液体中的微粒可在稳定电场下自主振荡,并通过流体产生的水动力相互作用实现同步。计算机模拟表明,微粒运动激发的微小流场能“远程”影响邻近微粒,使其振荡相位逐渐一致,形成协调集群。该机制揭示了无需直接通讯即可涌现集体节律的物理原理,为理解生物同步及开发可编程微尺度系统提供了新视角。

  • 光子成对传输提升量子信息稳定性

    来源:《科学·进展》

    德国罗斯托克大学团队研究发现,将信息编码于一对光子而非单个光子,可显著提升量子传输的稳定性。实验在玻璃芯片的光波导中进行,单个光子易因微小误差进入错误路径,而双光子同时出错的概率极低。该研究将“和乐”概念拓展至粒子对,为构建更可靠的量子计算机奠定了基础。

  • 研究展示量子系统在粒子置换奇偶性判别上的经典不可及优势

    来源: Physical Review Letters

    研究表明,量子系统可在不依赖给每个粒子标记唯一可区分标识符的前提下,判别多粒子置换(重新排列)所需的交换次数是奇数次还是偶数次,而经典系统无法完成此任务。研究者利用量子纠缠替代经典标识:当初始粒子处于纠缠态时,通过测量置换后的量子态即可判定置换奇偶性。该发现基于对称群的表示论,揭示了量子力学效应在对称性问题上的独特优势,为探索更广泛的量子优越性场景提供了新思路。

  • 新型折纸启发式触觉指环实现VR/AR多维度力反馈

    来源: Nature Electronics

    研究团队开发了一款仅重18克的触觉指环,通过折纸灵感的基座结构,实现紧凑高效的三自由度力感知与反馈。该设备集成了由拓扑优化激光图案化层与四像素电阻层构成的柔性力传感皮肤,能同时检测剪切力与法向力,并结合软体气动致动器提供最高达6.5牛顿的力反馈。这项技术有望提升虚拟现实与增强现实的沉浸感,推动游戏、专业培训及医疗康复等领域的发展。

  • 科学家首次在光晶格中实现稳定吸引型物质波孤子

    来源: Physical Review Letters

    物理学家首次在激光形成的光晶格中,生成并观测到具有吸引相互作用的稳定亮物质波孤子。研究将铯原子冷却至玻色-爱因斯坦凝聚态,置于光晶格内,并通过精细调控磁场使原子相互吸引,成功形成两类稳定结构:单点聚集与多点分布的孤子簇,稳定时间近半秒。该突破为设计更稳定的量子传感器及实现可控量子信息传输提供了新途径。

  • 无源自驱动纳米传感器实现零负担睡眠与健康监测

    来源:《先进材料》

     萨里大学研究团队开发出一种基于硼烯纳米纤维的超薄柔性压力传感器,其能从呼吸、翻身等微动中自发电并产生足够强的信号以驱动低功耗电子设备,无需电池或充电。由16个传感器组成的阵列能连续监测睡眠模式与体动,为睡眠障碍、痴呆照护等场景提供舒适、免维护的居家监测方案,相关技术已通过衍生公司Z-PULSE推向临床转化。

  • 利用空间分离原子云的量子纠缠实现更高精度多参量测量

    来源:《科学》(Science)

     巴塞尔大学与巴黎LKB合作,首次通过将单原子云纠缠后分离成三个空间分布的原子云,利用其量子纠缠关联,实现了对电磁场空间分布等物理量的同步高精度测量。该方法可直接应用于提升光学晶格时钟的计时精度和原子干涉重力仪的测量灵敏度,为量子计量学在时空与重力场测量中的实用化开辟了新途径。

  • 宏观金属纳米粒子展现量子叠加态

    来源:《自然》(Nature)

    研究团队首次在由数千个钠原子组成的金属纳米团簇(直径约8纳米,质量超17万原子质量单位)中观测到清晰的量子干涉条纹。这些粒子在通过激光光栅时,其位置在未被观测时处于叠加态,空间离域范围远超粒子自身尺寸,形成了“薛定谔金属块”态。该实验的宏观性指数达到15.5,比此前所有实验高出一个数量级,是目前对量子力学在宏观尺度有效性的最严格检验之一,也为未来纳米级精密测量提供了新途径。

  • 光子与原子可在相互作用中长期保持不同温度

    来源:《物理评论快报》

    理论研究发现,在光学腔中相互作用的光子和里德堡原子阵列可长时间处于“预热态”,即二者维持不同甚至相反的温度,而非快速达到热平衡。这一状态可维持数毫秒,为中性原子量子计算机提供了关键时间窗口,使得用于连接多阵列的光子能持续传递量子信息而不破坏原子的量子相干性。该发现为未来构建大规模、光互联的中性原子量子计算架构扫除了一项关键理论障碍。

  • 新型镱-173光学多离子钟有望提升时钟性能

    来源:《物理评论快报》

    研究团队成功开发出一种基于镱-173离子的新型光学多离子原子钟。该时钟利用了该同位素独特的核形变与长寿命激发态特性,实现了对多个离子的同步操控,从而有望将单离子钟的高精度与多粒子钟的高稳定性相结合。这一进展不仅为未来重新定义国际单位制“秒”提供了新候选方案,也为量子计算编码及核物理基础检验开辟了新途径。