研究人員已經發現了一種從激光束中減去單個光子的方法
在奧胡斯大學和南丹麥大學的合作中，研究人員發現了一種從激光束中減去單個光子的方法。
這項工作最近已經被推薦發表在Physical Review Letters（「Photon Subtraction by Many-Body Decoherence」）上。
這種方法為未來的量子通信和計算鋪平了道路，利用量子力學的精妙進行技術應用。
光是由少量不可分割的能量包或稱為光子的粒子組成。光子的定義特性是它們不相互作用，它們只是相互傳遞而完全不受影響。
在量子通信領域，這是一個非常有用的特性，因為它最終能夠在非常大的距離上實現光學編碼數據的低損耗傳輸。然而，許多新興的量子信息處理新思想將大大受益於使兩個光子相互作用的能力，從而可以影響另一個光子的傳播或其狀態。
在過去的幾年中，超冷原子氣體已被證明可以提供一種理想的介質來操縱光。例如，使用稱為電磁誘導透明度的技術，可以大幅度地改變光傳播速度並將光速降低至驚人的每秒幾米的慢速度。
也許更引人注目的是，通過將光子轉換成介質內的原子激發，可以使光線完全停止。通過逆轉這一過程，並將激發映射回光子，該過程實現了光子的量子存儲，光子可以根據需要臨時存儲和恢復。
歐登斯大學的實驗團隊與來自奧胡斯大學的團隊以及馬里蘭大學聯合量子研究所的合作者一起實施了這種光子存儲，但是其中有一種特殊形式的原子氣體，其中原子組成原子具有強烈的相互作用。
這有效地使得光子在量子存儲器中感受彼此的存在，從而使人們在非線性水平上操縱光。利用這個想法，研究小組設計並演示了一種新穎的方法，即用另一束光來從光束中減去單個光子。
總體思路是首先存儲一個光場，然後通過介質發送另一個光場。第二光束中的光子會注意到存儲的光子，並以其中一個光子被標記且隨後在恢復時被去掉的方式與存儲光子進行相互作用。被奪走一個光子，原來的光束會處在一個特殊的量子狀態，以致於這樣的光束本身就有許多科學和技術應用。
實際上，使用這種非線性量子存儲來操控光子的基本思想在量子信息科學中有許多不同的應用前景。雖然在這些功能全面投入使用之前還有許多需要了解的內容，但所展示的光子減法器對於基於相互作用光子的量子技術的宏偉藍圖而言是一個重要的里程碑。
TAG:實驗幫 |