《科學》：發現新形式的光子狀態，或帶來量子計算革命
在平常的生活中，很難看到光子之間的相互作用：兩束光相交之後，各自的方向與強度通常不會改變。
但是，在最近的一項研究中，來自麻省理工學院與哈佛大學的一個科研團隊發現，在特定的環境中，光子能夠產生相互作用。甚至可以通過調整光子相互作用的強度，使光子形成二聚體和三聚體的結合態。
在一份聲明中，文章的通訊作者烏拉旦·烏萊蒂克（Vladan Vuletic）拋出了這個問題：「能否通過在一個分子中加入光子，來構造出更大的粒子？」
為了回答這個問題，研究人員在實驗中，利用激光製冷技術將銣原子云冷卻至僅比絕對零度高百萬分之一度的超低溫——在這樣的低溫下，原子的運動速度已經近乎於停止。之後，讓一束極其微弱的激光束來射入這團「凍結」的原子云。
結果令人非常震驚：光子從原子云中射出時，會出現二聚體和三聚體的結合態，而不僅僅是單個的光子。
研究人員認為，光子在近乎靜止的銣原子之間穿過時，就好像是不斷與花朵接觸的蜜蜂那樣。在這樣的不斷碰撞中，光子可以與銣原子直接形成一個「極化」了的整體——即同時由原子與光子組成的「雜交」粒子。在這種情況下，如果有兩個光子同時經過一個原子，那麼這兩個光子的極化狀態就會產生關聯。在它們離開原子的時候，這些光子就可以成對或是三個一組保持在一起。
另外，這些關聯在一起的光子會獲得極小一部分的電子質量，使其速度發生巨大變化——相比於那些沒有發生相互作用的光子，速度僅為它們的10萬分之一。
原子云內整個相互作用發生在百萬分之一秒內，但這種光子之間的結合卻能在射出原子云時得以保持。「最有趣的是，這些光子在穿過原子云組成的介質時，可以『記憶』在介質中發生的變化，並在射出時保持對這些記憶」，文章作者之一的塞爾焦·坎圖（Sergio Cantu）說道。
這種光子之間的相互作用，形成了一種「糾纏」關係，而量子糾纏正是實現量子計算的基礎。烏萊蒂克表示，這種新型糾纏關係可以使量子數據以更加有效的方式進行快速分配。如果相互作用的光子數目可以進一步增加，那將會對量子計算領域帶來革命性的應用價值。
研究團隊會繼續尋找可以讓光子產生強相互作用的方法，但目前最主要的目標是操縱這些光子相互排斥分開，即找到令其產生碰撞散射的方法。
「這會是一個全新的目標，因為我們甚至不知道可以定性期待什麼，」烏萊蒂克說，「在光子相互排斥開後，它們能形成規則的模式，變成一個由光子組成的晶體嗎？還是會發生別的事情？這是絕對是一個未知的領域。」
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