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薛定谔的艺术:科研团队在“量子画布”上绘制微观艺术作品

逍遥摘要:昆士兰大学(UQ)的研究人员可能使用非经典物质制作了第一件艺术品。该团队通过将光线投射到玻色-爱因斯坦凝聚物(BECs)上,在像人类头发一样小的“量子画布”上复制了《蒙娜丽莎》和《星月夜》等着名艺术品。

薛定谔的艺术:科研团队在“量子画布”上绘制微观艺术作品

BECs是玻色子原子在冷却到接近绝对零度所呈现出的一种气态的、超流性的物质状态,这意味着它是一种黏度为零的液体,因此它可以无阻力地流动。它们最常见的方法是将铷原子云冷却到到几乎最冷的温度 。在那个强烈的温度下,原子几乎慢慢减速,基本上就像一个大原子一样起作用。这使量子行为大规模可见。最近的实验已经使用BECs作为产生不寻常形式的物质的起点。

对于这项新的研究,昆士兰大学的研究人员探索了这种奇怪的东西更具艺术性的一面。他们使用BECs作为一种量子画布,再现了《蒙娜丽莎》、梵高的《星月夜》等图像,以及研究人员自己的照片。这些图像通过显微镜向后投射,因此它们很小 - 只有100微米宽,大约是人类头发的宽度。每个像素仅由约50个原子组成。

薛定谔的艺术:科研团队在“量子画布”上绘制微观艺术作品

但这不仅仅是将BECs用作投影图像的表面。研究人员实际上正在利用该物质的怪异量子特性来制作艺术品。

量子物理学的一个奇怪之处在于,在诸如BECs之类的系统中,原子在测量之前没有固定位置 - 在此之前,它们被称为在系统内分布。最着名的例子当然是薛定谔的猫:在一个盒子里有一只猫和放射性物质。有50%的概率放射性物质将会衰变并释放出毒气杀死这只猫,同时有50%的概率放射性物质不会衰变而猫将活下来。当你试图观测它时(比如偷看盒子),可能性的波函数会“叠加”成一种状态或另一种状态。在这项研究中,该测量涉及将投射的光照射到物体上。光线推动原子周围 - 实际上证实它们不在光的位置 - 它将原子集中在图像的较暗区域内。

研究的首席研究员Tyler Neely表示:“玻色-爱因斯坦凝聚态被光照亮,摧毁了量子态和测量行为。所显示的图像确实代表了原子的密度,我可以认为图像中的每个原子在我的测量精度范围内都有一个位置,表现得像经典粒子。但是,在拍摄图像之前,它是不正确的考虑每个具有位置的原子,而不是它分布在系统中。”

薛定谔的艺术:科研团队在“量子画布”上绘制微观艺术作品

图像本身只是黑白图像,但团队可以通过使用红色、绿色和蓝色滤镜进行三次实验来添加颜色。然后将它们组合在计算机上以创建近似的彩色图像。

折叠波浪功能产生图像使这成为一种非常奇怪的新艺术媒介 - 称之为“薛定谔的艺术”。该团队现在正在寻求与艺术家合作,以帮助该概念发挥其创造潜力。

“我发现艺术与科学的交集令人着迷,”Neely表示。“这种相互作用的一部分是科学可以为艺术家提供新的材料。我相信玻色 - 爱因斯坦凝聚体代表了这样一种新材料。与所有其他艺术材料相比,BECs不受经典物理学的支配,而是实现宏观的量子力学状态。由于BECs可以被描述为一个巨大的物质波,这些艺术品代表了第一次使用非经典物质来制作这样详细的图片。”

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