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清大許耀銓教授跨國研究成果榮獲國際著名期刊「自然-物理」刊登

大成報/ 2015.10.18 00:00
【大成報記者羅蔚舟/新竹報導】

「真空不是真的空無一物,而是有結構並可以被改造的!」這並不是一個容易為一般大眾所能接受的概念,要證明更加困難。清華大學物理系許耀銓助理教授與瑞典查爾摩斯工藝大學等國際團隊合作,成功的在低溫下利用一面等效的微波反射鏡與超導元件,精確的測量真空擾動的結構,實驗證實真空擾動的存在,同時也證實真空的結構可被改造。這項研究成果榮獲國際著名期刊「自然-物理」(Nature Physics)的重視,研究成果於9月28日線上刊出(doi:10.1038/nphys3484)。

許老師表示,真空有結構是量子力學一個重要的預測與新概念,過去有很多針對此課題的研究,但都不夠精確,不能直接的量測真空擾動的結構。近年來,有愈來愈多實際的現象甚至工藝與真空的結構有關(如奈米結構的靜電摩擦力以及量子位元的相干性),這顯示對操控真空結構有迫切的需要。

許老師的實驗利用面等效的反射鏡去塑造真空擾動,藉此改變真空的結構,再利用人造原子-超導量子位元(superconducting qubit)之激發態的衰減來量測此真空擾動。由於人造原子可固定不動,且可操控,相對於之前使用真實原子所作的實驗,測量的精確性大大的提高,因而能精確的量出真空擾動的結構。

許老師提到他的實驗設計中最特別的是可以塑造真空擾動,使塑造的真空擾動比一般真空的擾動小50倍,這是量子物理的重要進展,表示未來人們可塑造及設計「真空」,因此研究獲得頂級期刊自然-物理重視而刊登。

(圖由清大提供/清華大學物理系許耀銓助理教授與瑞典查爾摩斯工藝大學等國際團隊合作,成功的在低溫下利用一面等效的微波反射鏡與超導元件,精確的測量真空擾動的結構,實驗證實真空擾動的存在,同時也證實真空的結構可被改造。圖為超導人造原子與鏡子(左邊)之示意圖:放大之內圖顯示超導人造原子被嵌入一傳輸線,傳輸線中心導體接地短路,這令電磁波全反射,等效於一面鏡子。這鏡子改變真空的結構,研究團隊再利用人造原子之激發態的衰減來量測真空擾動。)

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