來自光的奇異量子態

光粒子(光子)是微小的不可分割的部分。如果它們足夠集中和冷卻，那麼成千上萬的光部分就可以合併成一個超級光子。單個粒子相互融合，使它們難以區分。研究人員稱其為光子-愛因斯坦凝聚體。人們早就知道，普通原子形成這樣的冷凝物。2010年波恩大學應用物理研究所的馬丁·韋茨教授首次從光子中產生了一種玻色-愛因斯坦凝聚體，引起了專家們的關注。

這位藝術家的效果圖展示了如何用外部激光束(綠色)在微電極上為光線創造出一束光。 圖片：David Dung, Universit?t Bonn

在他最新的研究中，Weitz教授的團隊嘗試了這種超級光子。在實驗裝置中激光束在兩個鏡子之間快速地來回反射。介於兩者之間的是一種可以使激光冷卻到如此程度的顏料，而超級光子則是由單個的輕量產生的。Weitz報道說：特別的是，我們已經在各種形式中製造出了一種光學井，這是玻色-愛因斯坦凝聚物能夠流動的。

聚合物會改變光的路徑

研究小組在這裡使用了一個小技巧:它將一種聚合物混合在鏡子之間的色素中，它根據溫度改變了折射率。光線的反射鏡之間的路徑發生了變化，因此在加熱時，反射鏡之間的波長較長。鏡子之間的光線路徑的範圍可能是多種多樣的，因為聚合物可以通過一個非常薄的加熱層加熱。

韋茨解釋說:「在各種溫度模式的幫助下，我們能夠創造出不同的光學凹痕。」鏡子的幾何形狀似乎只有扭曲，而聚合物的折射率在某些點上發生了變化——然而，這與一個中空的形狀有同樣的效果。超光子的一部分流入這個很明顯的井裡。通過這種方式，研究人員能夠利用他們的儀器，創造出不同的、非常低的損耗模式，捕捉光子-愛因斯坦凝聚物。

量子電路的前兆

研究小組詳細研究了通過聚合物的溫度模式控制的兩個相鄰井的形成。當兩個光學凹陷的光保持在相似的能量水平時，超級光子從一個井流到鄰近的一個井裡。「這是光學量子電路的先驅，」波恩大學的物理學家強調道。「甚至可能是複雜的安排，因為量子糾纏在與合適材料中可能的光子相互作用的相互作用中發生，可以用這種實驗裝置產生。」

這將反過來成為量子通信和量子計算機的新技術的先決條件。「但這還有很長的路要走，」Weitz說。研究小組的發現也可以用來進一步開發激光，例如高精度的焊接工作。

參考期刊： 自然光子學

來自：波恩大學

編譯：光量子

審校：博科園

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