牛津大學研究團隊首次在量子物理領域實現四擠壓（quadsqueezing），這是一種複雜的四階量子交互作用。研究引入一種新穎方法，用以控制量子諧振振子——這些系統模擬亞原子層面的振動物體，如彈簧或鐘擺。團隊以令人震驚的速度實現四擠壓效果，比預期快 100 倍，震撼科學界。「這不僅是創造新量子態，更是展示一種先前無法觸及的交互工程方法，」牛津大學物理系首席作者 Oana Băzăvan 博士表示。
「我們使用傳統方法以外的方式，將四階四擠壓交互產生速度提升逾 100 倍，讓原本遙不可及的效果變得實用。」
實驗設置與非交換原理
物理學家長期使用「擠壓」（squeezing）技巧，來精煉亞原子世界的模糊測量，這也是 LIGO 等引力波探測器能捕捉宇宙中黑洞碰撞的原因。然而，普通擠壓僅為二階效果，而三擠壓及四擠壓等高階領域長期被視為實驗幻想，直至此次突破。 Băzăvan 及 Raghavendra Srinivas 博士領導的團隊，在最新論文中宣布，使用單一捕獲離子識別先前無法觀測的量子交互。
他們施加兩種經精準控制的簡單力，利用非交換性（non-commutativity）現象產生效果。具體而言，研究人員實驗證實四擠壓，將兩個簡單線性力施於單一捕獲離子，透過非交換性創造超出單純相加的量子交互。這些力並非獨立作用，而是互相影響，放大離子運動，從而誘發比單一力更強烈的複雜交互。「實驗室中，非交換交互常被視為麻煩，因為它引入不想要的動態。這裡我們反其道而行，利用此特性產生更強量子交互，」Băzăvan 表示。
此技術能以空前精度重塑量子諧振振子的不確定性——光與原子中的「振動」。克服高階量子態常遭噪音破壞的限制，為超敏感引力感測器及先進量子計算開闢新途徑，亦可模擬先前純理論的複雜物理理論，如晶格規範理論（lattice gauge theory）。此發展為量子科技未來提供策略藍圖，實現超精準感測、更先進計算及捕獲離子量子電腦的升級。研究結果刊載於《Nature Physics》。
