测量隧穿原子在势垒中停留的时间
原子物理
2019-08-02 v1 量子气体
量子物理
摘要
隧穿是量子物理中最具范式性和唤起性的现象之一，它是光合作用和核聚变等过程以及从 SQUID 磁强计到量子计算机超导量子比特等器件的基础。然而，自首次尝试用群延迟计算以来，粒子隧穿需要多长时间的问题一直存在争议。现在已很清楚，该延迟（透射波包峰值在势垒远侧的到达时间）可以小于势垒厚度除以光速，且不违反因果律。已有大量实验证实了这一点，甚至最近有一个实验声称隧穿可能根本不花时间。也有努力去确定另一个时间尺度，它能更好地描述给定粒子在势垒区域停留了多久。在此我们给出这种时间的直接测量，研究玻色-爱因斯坦凝聚的 Rb 原子隧穿 1.3-m 厚的光势垒。通过在势垒内局域化一个赝磁场，我们利用原子的自旋进动作为时钟来测量它们穿越经典禁阻区所需的时间。我们发现穿越时间为 0.62(7) ms，并研究了其对入射能量的依赖。除了最终阐明隧穿时间这一基本问题外，该实验还为处理量子力学中关于历史深处的奠基性问题奠定基础：例如，通过观测粒子现在何处，我们能了解到它早先时刻曾在何处？
引用
@article{arxiv.1907.13523,
title = {Measuring the time a tunnelling atom spends in the barrier},
author = {Ramón Ramos and David Spierings and Isabelle Racicot and Aephraim M. Steinberg},
journal= {arXiv preprint arXiv:1907.13523},
year = {2019}
}