科研团队在“量子画布”上绘制微观艺术作品

昆士兰大学(UQ)的研究人员可能已经用非古典材料制作了第一件艺术品。通过将光线投射到玻色-爱因斯坦凝聚体(BECs)上，该团队在一张像人类头发一样小的“量子画布”上复制了著名的艺术作品，如《蒙娜丽莎》和《星月之夜》。

BECs是玻色子原子冷却到接近绝对零度时的气态超流态，这意味着它是一种零粘度的液体，所以它可以在没有阻力的情况下流动。他们最常用的方法是将铷原子云冷却到几乎最冷的温度。在如此高的温度下，原子的速度几乎慢了下来，基本上就像一个大原子。这使得量子行为在大范围内可见。最近的实验已经把BECs作为产生不寻常物质的起点。

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事物更艺术的一面。他们用BECs作为量子画布来复制像《蒙娜丽莎》、梵高的《星月之夜》和研究人员自己的照片这样的图像。这些图像通过显微镜向后投影，所以它们非常小——只有100微米宽，大约是人类头发的宽度。每个像素仅由大约50个原子组成。

但这不仅仅是利用BECs作为投影图像的表面。研究人员实际上是利用这种物质奇怪的量子特性来制作艺术品。

量子物理学的一个奇怪之处是，在像BECs这样的系统中，原子在测量之前没有固定的位置——在此之前，它们被称为分布在系统中。最著名的例子当然是薛定谔的猫:盒子里有一只猫和放射性物质。放射性物质有50%的概率会衰变并释放出有毒气体来杀死猫，放射性物质有50%的概率不会衰变，猫会活下来。当你试图观察它时(例如，偷看盒子)，可能性的波函数“叠加”成一种状态或另一种状态。在这项研究中，测量包括将投射光照射到物体上。光推动原子，实际上证实了它们不在光的位置，并且它将原子集中在图像的较暗区域。

该研究的首席研究员泰勒·尼利说:“玻色-爱因斯坦凝聚体被光照亮，破坏了量子态和测量行为。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，就像经典粒子一样。然而，在拍摄图像之前，它没有正确考虑每个原子的位置，而是将其分布在系统中。”

图像本身只是一个黑白图像，但是这个团队可以通过三个实验使用红、绿、蓝滤镜来增加颜色。然后在计算机上把它们组合起来，形成一个近似的彩色图像。

折叠波函数产生的图像使它成为一种非常奇怪的新艺术媒介——叫做“薛定谔的艺术”。该团队现在正在寻求与艺术家的合作，以帮助这一概念发展其创造潜力。

“我发现艺术和科学的交叉很迷人，”尼利说。“这种互动的一部分是，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不受经典物理的支配，而是实现了宏观量子力学状态。因为BECs可以被描述为一个巨大的物质浪潮，这些艺术作品代表了第一次非经典物质被用来制作如此详细的图片。”