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超越海森堡：科学家发现量子物理学新的“时空极限”
科学家们发现了一个隐藏的量子极限，它阻止了电子的位置和时间被完美精确地了解。量子物理学对粒子的了解设定了严格的限制。维尔纳·海森堡的不确定性原理著名地指出，位置和动量不能同时以无限的精度测量。问题不在于 [...]
来源:SciTech日报科学家们发现了一个隐藏的量子极限，它阻止了电子的位置和时间被完美精确地了解。
量子物理学对粒子的了解设定了严格的限制。维尔纳·海森堡的不确定性原理著名地指出，位置和动量不能同时以无限的精度测量。问题不在于设备不完善。这种限制是自然本身所固有的。
位置和时间不被认为受同等规则的约束。现在，研究人员表示，他们发现了一个密切相关的边界，当科学家试图以极高的精度追踪空间和时间上的电子时，就会出现这个边界。
由 Jascha Repp、Rupert Huber、Franz Giessibl 和 Klaus Richter 教授领导的雷根斯堡超快纳米显微中心 (RUN) 团队与由 Angel Rubio 领导的汉堡马克斯普朗克研究所的研究人员合作。他们一起观察了所谓的电子运动的“时空极限”。
这一发现揭示了一个基本的权衡。研究人员对电子移动时间的确定越精确，其量子波包在空间中的限制就越不紧密。
为什么观察电子很重要
许多未来技术依赖于对电子的控制，其规模远远超出了传统电子技术的范围。更快的计算机芯片、量子信息系统、先进的能源材料和精确定向的化学反应都需要更清晰地了解电子在极短的距离和时间内的行为。
普通显微镜可以捕捉物质的详细图像，但即使是最清晰的静态图像也无法揭示电子从一个瞬间到下一个瞬间的变化。相反，研究人员需要更接近超快电影的东西，每帧间隔阿秒。
在阿秒内捕获电子
电子运动产生了可测量的电流。通过改变两个光脉冲之间的延迟，研究人员重建了转移发生的时间。