一種新的光源可以為下一代量子計算機提供動力

光子是量子世界中最普遍，但最孤獨的粒子之一 - 它們總是圍繞著我們，但絕不會互相影響。來自麻省理工學院和哈佛大學的科學家們通過觀察三個光子相互作用並粘合在一起創造出一種新的奇特形式的光線，這是一項偉大的發現。這項研究目前純粹是實驗性的，但可能使研究人員推開光子研究的大門，這是構建量子計算機的關鍵部分。

當你把氫或氧等某些元素放在一起時，它們可以成對結合或甚至三元結合，例如形成O2（氧氣）或O3（臭氧）。光子只是像幽靈般穿過彼此，並沒有任何反應。這是因為它們沒有質量或電荷，儘管它們可以通過X射線或伽馬射線形式高度激活。

為了讓光子聚集在一起，研究人員用一束非常微弱的激光穿過濃密的銣原子云，將其冷卻到絕對零度以上。觀察到的結果，不是像你想像的那樣隨機地分散，而是他們兩個或三個結合在一起，創造了某種形式的糾纏。此外，通常質量較低的光子也會增加一些重量，這是電子質量的一小部分，但它是其他的某種東西。

如你所願，質量越大，光子的移動速度越低。數據表明，他們並沒有以每秒186,000英里的速度正常移動，而是以100,000倍的速度移動，比現在的SpaceX公司的重型獵鷹特斯拉跑車要慢。

這是怎麼發生的？當穿過濃密的銣原子云時，光子通過它們獲取了一些能量。然而，由於被稱為Rydberg的封鎖，鄰近的原子無法獲取較多能量，而能量較低的原子和一個光子形成了一種叫做「極化子」的混合體。當光子在極化子之間跳過時，它們以通常不會相互作用的方式相互作用，有些在離開雲時仍然粘在一起。這種情況在量子尺度上運動緩慢，從入口到出口約百萬分之一秒。

這不是科學家第一次將光子聚集在一起; 2013年，一些同樣的團隊設法將光子對連接在一起。然而，這一新發現標誌著三個光子首次被迫互動。

這項研究對粒子物理學家來說不僅有趣，而且最終可能會為用於破解密碼和解決難題的新型量子計算機鋪平道路。光子三聯體基本上是糾纏的，因此它們可以用於「量子位」處理器或長距離傳輸信息。多個光子糾纏將創造更強大的系統。對研究人員來說，單個光子的相互作用幾十年來一直是一個非常漫長的夢想。

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