物理學家們發現了由光產生的超新穎量子態

藝術家的渲染圖展示了通過使用外部激光束（綠色）進行加熱的微諧振器中的光如何產生潛在的勢阱。圖片來源: DavidDung,波恩大學

光粒子（光子）以微小的、不可分割的部分的形式出現。如果這些光部分被充分濃縮和冷卻，則可以將數以千計的這些光部分合併以形成單個超光子。許多單個粒子彼此合併，使其不可區分。研究人員稱之為光子玻色-愛因斯坦凝結物。長期以來，已知正常原子形成這樣的縮合物。波恩大學應用物理研究所的Martin Weitz教授在2010年第一次從光子生成玻色-愛因斯坦凝結物時引起了專家們的關注。

在他最近的研究中，Weitz教授的團隊試驗了這種超級光子。在實驗裝置中，激光束在兩個反射鏡之間來回快速反彈。兩個反射鏡之間是將激光冷卻到從各個光部分產生超光子的程度的顏料。Weitz說：「特別的是，我們已經建立了一種具有各種形式的光學阱，玻色-愛因斯坦凝析油能夠流入其中。

聚合物改變光路

研究人員在這裡使用了一個技巧：它將聚合物混合到鏡子之間的顏料中，這基於溫度而改變其折射率。用於光的反射鏡之間的路徑因此改變，使得當加熱時較長的光波長在反射鏡之間通過。反射鏡之間的光路的程度是可以改變的，因為可以通過非常薄的加熱層來加熱聚合物。

Weitz解釋說：「藉助各種溫度模式，我們可以創造不同的光學凹痕。反射鏡的幾何形狀似乎變形，而聚合物的折射率在某些點改變-然而，這具有與中空形狀相同的效果。超光子的一部分流入這個明顯的阱。以這種方式，研究人員能夠使用他們的設備來製造不同的，非常低損耗的圖案，這些圖案能夠捕獲光子玻色-愛因斯坦冷凝物。

量子電路前身

研究人員詳細研究了通過聚合物的溫度模式控制的兩個相鄰阱的形成。當兩個光學凹槽中的光保持在相似的能量水平時，超光子從一個阱流入相鄰的一個。波恩大學的物理學家強調：「這是光學量子電路的前身。「也許甚至複雜的布置，如用於在適當的材料中的可能由光子相互作用而產生的量子糾纏的布置，可以用這個實驗裝置來產生。」

這反過來又是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說到。研究團隊的研究結果也可以被用來進一步開發激光器，例如用於高精度焊接工作。

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