2024-10-18 在宇宙中实现无延迟超距通信的潜在原理(二)

为什么从玻色爱因斯坦凝聚说起

目前比较被广泛研究的,被公众所认知的凝聚态就是玻色爱因斯坦凝聚(bose-einstein condensate),公众也已经知晓,在玻色爱因斯坦凝聚之下,凝聚物质会和周围的各种场发生作用,从而用于各种观测,在参考文献(2)(10)中描述“这类量子探测器可监测地球和其他星体的地心引力,或制造更先进的导航装备”。

因此凝聚态能被用于高灵敏的信息感知已经不是什么天方夜谭,从玻色爱因斯坦凝聚态说起就更合理。但爱因斯坦玻色凝聚并非准确的超距通信的凝聚态的称谓。

两种凝聚态

除了玻色爱因斯坦统计(bose-einstein statistics)(6), 还有一种统计叫费米狄拉克统计(fermi-diracstatistics)(8)。

这两种统计应用的核心差异就是费米狄拉克统计(FDS)应用于描述以半自旋为主的费米子凝聚场景。

相比费米狄拉克统计(FDS)对应的费米子凝聚,玻色爱因斯坦凝聚(BEC)的凝聚态更单调,是因为其整数倍全自旋对应的结构态与原子核的复杂结构有关,原子核的结构越复杂,其具备的全自旋态轨道电子就越多,能形成的可能稳固凝聚态就应该会越多,但无论如何只基于这种全自旋应该只包括有限的凝聚方式。

所以严格来讲玻色爱因斯坦凝聚态这部分的信息并不是质子中所包括的信息,而是原子核结构信息,质子中包括的信息更多的以半自旋的方式与外部进行互动。这部分半自旋的信息带来的变量更大,更体现原子核运动的海森堡特性(5)。

而要观察这部分半自旋的信息就必须用到费米狄拉克统计(8)

相对于玻色爱因斯坦凝聚,费米狄拉克统计对应的费米子凝聚场景产生的凝聚态并不具备超导特性(1),其稳定性比玻色爱因斯坦凝聚更低。这也更符合其携带非确定结构信息的假设。

但构建稳定的费米凝聚一直是难题。


稳定的费米凝聚构建

前一篇文章提到了,可以用特定频率的光去照射凝聚态气体本身从而诱导建立稳固的半自旋凝聚,为费米狄拉克统计(FDS)提供工程条件。

现在实验中的问题

a)    波函数理论(11)有问题,因为干涉实验方法的问题,认为物体温度越低,波函数的范围反而越大,并因此得出了在激光驱动的高温谐振态下产生更大波函数从而实现制冷的错误结论;(最傻就是这点,在薛定谔的原子模型下,这样应该会热缩冷胀,而热胀冷缩的基本事实被完全无视)

b)    由于(a),在建立凝聚态时采用激光的多普勒效应去制冷,实际上提高了原子核的相互作用,使得质子带来的半自旋被遮盖掉。

c)    由于(b),半自旋能量被全自旋能量遮蔽,这时却并没有能量与光镊能量对等的且与全自旋信息频率相同的诱导频率去引导费米子凝聚。使得半自旋携带的信息不显现。

虽然第三点是核心因素,但前面两点是导致问题更复杂的现实原因。


参考文献

1) 费米子凝聚

https://baike.baidu.com/item/%E8%B4%B9%E7%B1%B3%E5%AD%90%E5%87%9D%E8%81%9A%E6%80%81/6678701?fromModule=search-result_lemma

2) NASA创造出超低温“玻色-爱因斯坦凝聚态”

https://www.cnsa.gov.cn/n6758823/n6759010/c6774376/content.html

3) Bose-Einstein condensation: what, how and beyond,Vishwamittar,Department of Physics, Panjab

University, Chandigarh –160014, India.

4) Anglin, J., Ketterle, W. Bose–Einstein condensation of atomicgases.Nature416, 211–218 (2002). https://doi.org/10.1038/416211a

5) https://www.britannica.com/science/uncertainty-principle

6) Britannica, The Editors of Encyclopaedia. "Bose-Einsteinstatistics".Encyclopedia Britannica, 7 May. 2021,https://www.britannica.com/science/Bose-Einstein-statistics. Accessed 17October 2024.

7) Perkowitz, Sidney. "Bose-Einstein condensate".Encyclopedia Britannica, 27 Sep. 2024,https://www.britannica.com/science/Bose-Einstein-condensate. Accessed 17 October 2024.

8) Britannica, The Editors of Encyclopaedia. "Fermi-Diracstatistics". Encyclopedia Britannica, 19 Mar. 2024,https://www.britannica.com/science/Fermi-Dirac-statistics. Accessed 18 October2024.

9) Bose–Einstein condensation of atomic gases Fr´ed´ eric Chevy and Jean Dalibard Laboratoire Kastler Brossel, CNRS, UPMC, Ecole normale sup´erieure, 24 rue Lhomond, 75005Paris, France

10)https://www.bilibili.com/video/BV1b44y1W7az/?spm_id_from=player_end_recommend_autoplay&vd_source=bb7e04f18f99cfdb302fdc1ca9155fb8

11)https://www.bilibili.com/video/BV1kP411K7H6/

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