量子隧道效應是我們日常經典世界與量子力學驚人領域之間更為奇異...

研究人員發現，在稱為「隧穿」的量子過程中穿過固體物質的電子瞬間完成。這項發現由澳大利亞格裡菲斯大學的科學家領導，與先前的實驗相矛盾，這些實驗表明隧道事件的開始和結束之間經過了一段時間。

這項工作詳見「 自然 」雜誌的一篇論文。

量子隧道效應是我們日常經典世界與量子力學驚人領域之間更為奇異的差異之一。

「如果你倚靠在牆上，那麼這堵牆會強行推回，這樣你就不會經歷它，」共同作者羅伯特桑說。

「但是當你進入微觀層面時，事情的表現就完全不同了。這就是物理定律從經典變為量子的地方。「

量子世界中的粒子實際上可以穿過那堵牆。實驗問題是，在一個給定的障礙物中過渡需要多長時間 - 在這種情況下，是氫原子的電勢壘。

「我們使用最簡單的原子，原子氫，我們發現我們可以衡量的是沒有延遲，」桑說。

「 自然 」 雜誌是一項為期三年的國際項目的高潮，該項目中，該團隊使用Griffiths澳大利亞阿瑟第二科學設施中包含的極其強大的超快雷射射擊氫原子及其孤立電子。雷射是圓偏振的，這意味著它向發射的電子施加旋轉。

然後可以測量在電子的「相位」中產生的旋轉，好像它是一個時鐘指針 - 或者在這種情況下，更確切地說，是一個時鐘。

「有一個定義明確的點，我們可以開始這種互動，而且我們知道電子應該在何時瞬間出現，」桑說。

「所以任何不同的時間我們都知道經過這個障礙需要很長時間。這就是我們如何衡量需要多長時間的方法。

「它與實驗不確定性中的理論一致，與瞬時隧道效應一致。」

測量隧道事件的時鐘精度是由阿秒雷射器中的超快脈衝光碟機動的 - 僅十億分之一秒的十億分之一秒。在如此短的時間內雷射器發出的能量大於整個美國電網的能量。

Sang注意到阿秒的時間尺度「很難理解它有多短，但需要一個大約一百微秒的電子來繞原子核運行」。

隧道掘進在我們的日常生活中可能是一種不熟悉的效果，但從電子顯微鏡到計算機電晶體的常見設備依賴於它。

「你可能會想到的一個限制是我能讓電晶體工作多快 - 最終的限制部分在於量子粒子能夠多快地通過隧道，」Sang說。

「對於傳統的計算機來說，它意味著你可以多快地切換一個電晶體。」

當我們探索這些奇怪的量子力學過程的領域和限制時，個人計算機也可能會有速度提升。

研究人員已經證明，當電子穿過屏障時，電子在「潛在的」下不會花費可測量的時間，但是注意到這些事件「只是像電子波函數崩潰一樣'瞬時'，正統的量子力學解釋」預測。

Sang補充說，這為未來的zeptosecond雷射器提供了誘人的可能性 - 它可以運行一段時間比阿秒的短一千倍 - 「獲得有關波函數崩潰本身動力學的信息」。這樣的測量將探索量子與經典世界的最根本差異，其中常識性期望在描述粒子的波函數面前被破壞。