最小尺寸的咖啡环效应可用于生物检测_
霍金称时光机理论上可行但不要回去看历史
中国科大成功实现世界上最大的“薛定谔猫”态
记者从中国科学技术大学获悉，该校微尺度物质科学国家实验室量子物理与量子信息研究部成功制备出超纠缠光子“薛定谔猫”态，纠缠量子比特数目最高达到10个，刷新了纠缠态制备的世界记录。
尽管“薛定谔猫”态在宏观世界并不存在，但在微观量子世界中，科学家可以用光子或原子等制造这样的状态。两个和两个以上量子比特的“猫态”就是纠缠态。量子纠缠是研制具有超级计算能力的量子计算机和绝对保密的量子通讯的基础。2004年，中国科大在国际上首次成功实现5光子纠缠的操纵。2005年底，美国和奥地利的研究人员宣布实现6个和8个离子的纠缠态，并且一直保持着这个记录。
中国科大潘建伟、陈增兵、彭承志等研究人员发现，光子具有多种量子自由度，每个量子自由度在合适的条件下都有可能当作一个量子比特，理论上这些不同的自由度之间也可以形成纠缠，即所谓的“超纠缠”——某个光子的两个自由度可以同时与另外某个光子的两个自由度纠缠起来，从而可以把一个光子当成两个量子比特用。实验小组根据这一发现开展研究，实现了由5个光子极化状态和空间状态相干叠加形成的10个量子比特“薛定谔猫”态。
该成果发表在今年5月出版的《自然·物理》上。审稿人认为，这是一个“实验杰作，在光学量子计算和量子度量学方面有着重要的意义”。
有足够时间沉淀成环状结构。这些来不及运动的小颗粒就会近
英国著名物理学家史蒂芬·霍金继日前承认外星人的存在后，又发表一个惊人论述：他声称带着人类飞入未来的时光机，在理论上是可行的，所需条件包括太空中的虫洞或速度接近光速的宇宙飞船。不过，霍金也警告，不要搭时光机回去看历史，因为才会想要回到过去‘颠倒因果’。”
至于时光机的关键点，霍金强调就是所谓的“4度空间”，科学家将其命名为“虫洞”。霍金强调，“虫洞”就在我们四周，只是小到肉眼很难看见，它们存在于空间与时间的隐秘裂缝中。
他指出，宇宙万物皆非平坦或固体状，如果贴近观察，会发现一切物体均会出现小孔或皱纹，这就是基本的物理法则，而且适用于时间。时间也有细微的裂缝、皱纹及空隙，而比分子、原子还细小的空间则被命名为“量子泡沫”，“虫洞”就存在于其中。部分科学家认为，有朝一日也许能够抓住“虫洞”，将它无限放大，使人类甚至宇宙飞船可以穿越。
霍金指出，理论上时光隧道或“虫洞”不光能带着人类前往其他行星，如果虫洞两端位于同一位置，且以时间而非距离间隔，那么宇宙飞船即可飞入，飞出后仍然接近地球，只是进入所谓“遥远的过去”。不过霍金警告，不要搭时光机回去看历史。霍金表示，如果科学家能够建造速度接近光速的宇宙飞船，那么宇宙飞船必然会因为不能违反光速是最大速限的法则，而导致舱内的时间变慢，那么飞行一个星期就等于是地面上的100年，也就相当于飞进未来。
最小尺寸的咖啡环效应可用于生物检测
将咖啡溅在桌上时，稍稍留心液体蒸发后咖啡液滴留下的印记，你会发现，液滴边缘位置形成了一个比中间区域颜色要深得多的暗环，这意味着在边缘位置沉积的咖啡小颗粒浓度比中间区域的浓度要高得多。这种不均匀沉积的现象被称作咖啡环效应。
不仅是咖啡，许多溶有固体小颗粒物质的溶液在液体蒸发后都会在边界出现一个类似暗环。一个由美国工程院院士、加州大学洛杉矶分校细胞控制研究所所长何志明教授领导的研究小组提出，可以将这一生活中的常见现象与生物传感技术相结合，用于检测唾液、血液等各种体液中的生物标志物，以进行医学诊断。不过，若要将这一现象用于生物检测，首先要找到咖啡环效应出现的最小尺寸极限。
咖啡环效应存在一个尺寸极限，这是因为，随着液滴尺寸的减小，液滴蒸发的速度会大大增加，而液滴内固体颗粒的运动速度却变化不大。如果液滴的尺寸小到一定程度，那么液滴蒸发的速度将远远大于固体颗粒运动速度，在液滴蒸发完之前，颗粒没
乎均匀地沉积在整个液滴覆盖的面积上而非液滴的边缘区域。
参与研究的加州大学洛杉矶分校机械与航空工程学院博士黄得胜表示，人体的血液或唾液中包含大量的微米或纳米尺度的分子或生物微粒，可以利用咖啡环效应把它们沉积下来并利用相关的生物检测技术进行分析和定量。而了解所谓咖啡环效应出现的最小可能尺寸，则有助于尽可能地缩小生物传感器尺寸，并使得单个芯片在小面积上具有同时进行多种生物标志物检测的能力。
“这样的检测技术还有一个优势，即整个检测过程非常自然，仅仅依赖于正常的蒸发过程。”黄得胜博士补充道：“这将使得整个检测设施非常廉价也很便于制造。对于那些没有足够医疗设备的偏远地区，这样廉价又易于获取的医疗装置将对相关的医疗检测有很大帮助。”
研究人员目前正在利用研究结果调整相关参数，希望可以得到最佳的实验条件组合使咖啡环效应可以用于生物检测。这项研究成果日前已作为封面文章发表在美国《物理化学杂志》上。
（本栏目内容来源于网络）
2010.5
33