在以色列理工学院物理系的一项突破性实验中，研究人员利用光学镊子演示了通过量子隧道传输原子的过程。这种新方法从战略上避免了在中间镊子中捕获原子，是向创新量子技术迈出的显著一步。

同一侧窗的放大图显示了上下两侧的窗户。 图片来源：以色列理工学院

以色列理工学院物理系的一项新实验展示了如何利用光镊的量子隧道技术在不同位置之间转移原子。 这项研究由来自固体研究所的 Yoav Sagi 教授和博士生 Yanay Florshaim 领导，最近发表在 Science Advances 上。

该实验依赖于光学镊子，这是一种强大的工具，利用聚焦激光束捕获和操纵原子、分子甚至活细胞等微小粒子。 其工作原理如下：当光与物质相互作用时，会产生与光强度成正比的力。 这种力虽然太弱，无法影响较大的物体，但却足以固定或移动原子等微观粒子。 光镊的突破性发明为物理学家阿瑟-阿什金赢得了 2018 年诺贝尔物理学奖，它已成为现代物理学的一项重要技术。

在以色列理工学院的实验中，研究人员将三个光学镊子排成一排。 通过调整每一对相邻镊子之间的距离，他们能够动态控制它们之间的量子隧道速率。 量子隧道是量子世界独有的现象，它允许粒子穿过经典物理学中无法克服的障碍。 通过动态控制这种隧道速率，研究小组成功地在两个外镊子之间转移了原子，而且精确高效。

此外，研究人员还发现，虽然原子在链条两侧移动，但在中间镊子中找到它们的可能性非常低。 回想一下量子理论，粒子是用波包来描述的，就可以理解这种转移方案的这一引人入胜之处。

在实验中演示的方案中，波在中间阱中会产生破坏性干扰，导致无法在那里找到原子。 这是首次展示这种转移方法，研究人员认为这可能是开发新量子平台的一个重要里程碑。

DOI: 10.1126/sciadv.adl1220