物理学家首次操纵“量子光”，取得巨大突破：

一个国际物理学家团队首次成功地操纵了彼此之间有很强关系的少量光粒子（称为光子）。

这听起来可能有点晦涩，但是这是量子领域的一项根本性突破，可能会带来我们目前甚至无法梦想的技术。想象一下激光，但具有量子灵敏度，用于医学成像。

“这为操纵我们所谓的‘量子光’打开了大门，”悉尼大学的物理学家 Sahand Mahmoodian 说。

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“这门基础科学为量子增强测量技术和光子量子计算的进步开辟了道路。”

虽然物理学家在控制量子纠缠原子方面做得非常好，但事实证明它更具挑战性用光达到同样的目的。

在这个新实验中，悉尼大学和瑞士巴塞尔大学的一个团队同时拍摄了一个光子和一个在量子点（人工创建的原子）上放置一对束缚光子，可以测量光子自身与被束缚光子之间的直接时间延迟。

“我们建造的设备感应出如此强烈的光子巴塞尔大学的共同主要作者、物理学家 Natasha Tomm 说：“我们能够观察到一个光子与两个光子相互作用之间的差异。”

“我们观察到一个光子与两个光子相比，延迟了更长的时间。通过这种非常强烈的光子-光子相互作用，两个光子以所谓的双光子束缚态的形式纠缠在一起。”

他们建立了这种束缚态使用受激发射——阿尔伯特·爱因斯坦于 1916 年首先描述的一种现象，它构成了现代激光器的基础。 （有趣的事实：激光代表受激辐射光放大。）

在激光内部，电流或光源用于激发电子在光学材料（如玻璃或水晶）的原子中。

这种激发使电子在其原子核中沿着轨道向上运动。当它们回到正常状态时，它们会以光子的形式释放能量。这些是“受激”发射，这个过程意味着所有产生的光子都具有相同的波长，这与普通白光不同，普通白光是不同频率（颜色）的混合。

受激发射光的动画。 （James Wickboldt/LLNL）

然后使用一面镜子将新旧光子反射回原子，从而刺激产生更多相同的光子。

这些光子一致移动，与相同的速度和方向，并建立起来，直到最终他们克服镜子和光学介质并爆炸 f产生一束完美同步的光束，可以在远距离保持清晰聚焦。

当您按下激光指示器上的按钮时，所有这一切都在几毫秒内发生（感谢爱因斯坦）。

光与物质之间这种很酷的相互作用是各种令人难以置信的技术的基础，例如 GPS、计算机、医学成像和全球通信网络。即使是在 2015 年首次探测到引力波的激光干涉引力波天文台 LIGO 也是基于激光的。

但所有这些技术仍然需要大量的光子，这限制了它们的灵敏度

新的突破现在已经实现了对单个光子以及来自单个原子的小组光子的受激发射和检测，导致它们变得强相关——换句话说，“量子光” ‘.这是向前迈出的一大步。

“通过证明我们可以识别和操纵光子束缚态，我们已经朝着将量子光用于实际用途迈出了重要的第一步，”Mahmoodian 说。

她解释说，接下来的步骤是使用这种方法来生成可以制造更好的量子计算机的光态.

“这个实验很漂亮，不仅因为它验证了一个基本效应——受激发射——在它的极限，而且它也代表了向高级应用迈出的巨大技术进步，”Tomm 补充道。

“我们可以应用相同的原理来开发更高效的设备，为我们提供光子束缚态。这对于广泛领域的应用非常有希望：从生物学到先进制造和量子信息处理。”

该研究已发表在《自然物理学》上。