澳大利亞悉尼大學(xué)和瑞士巴塞爾大學(xué)的科學(xué)家首次展示了識別和操縱少量相互作用的光子（光能包）的能力，這些光子具有高度相關(guān)性。這一史無前例的成就是量子技術(shù)發(fā)展的一個重要里程碑。研究論文20日發(fā)表在《自然·物理》雜志上。
光子在與人造原子相互作用后結(jié)合在一起（藝術(shù)概念圖）。
圖片來源：瑞士巴塞爾大學(xué)
愛因斯坦在1916年提出的受激發(fā)射概念，為激光的出現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)。而在新研究中，科學(xué)家觀察到了單光子的受激發(fā)射。具體地說，他們可測量一個光子和一對從單個量子點(diǎn)散射的束縛光子之間的直接時間延遲。量子點(diǎn)是一種人工創(chuàng)造的原子。
研究人員表示，這為操縱所謂的“量子光”打開了大門。同時，這項(xiàng)基礎(chǔ)科學(xué)研究為量子增強(qiáng)測量技術(shù)和光子量子計算的進(jìn)步開辟了道路。
光與物質(zhì)相互作用的方式吸引著越來越多的研究，例如干涉儀用光來測量距離的微小變化。然而，量子力學(xué)定律對這類設(shè)備的靈敏度設(shè)定了限制：在測量靈敏度和測量設(shè)備中的平均光子數(shù)之間。
研究人員表示，他們建造的設(shè)備在光子之間產(chǎn)生了強(qiáng)烈的相互作用，從而使他們能觀察到與之相互作用的一個光子與兩個光子之間的差異。他們看到，與兩個光子相比，一個光子的延遲時間更長。有了這種非常強(qiáng)的光子—光子相互作用，兩個光子就會以所謂的雙光子束縛態(tài)的形式糾纏在一起。
像這樣的量子光的優(yōu)勢在于，原則上，它可使用更少的光子以更高的分辨率進(jìn)行更靈敏的測量。這對于在生物顯微鏡中的應(yīng)用很重要，尤其是當(dāng)光的強(qiáng)度會損壞樣品，并且科學(xué)家需要觀察的特征特別小的時候。
研究人員表示，通過證明可識別和操縱光子束縛態(tài)，新研究朝著將量子光用于實(shí)際用途邁出了至關(guān)重要的第一步。同時，可應(yīng)用同樣的原理來開發(fā)更高效的設(shè)備，以提供光子束縛態(tài)，這將在生物研究、先進(jìn)制造、量子信息處理等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。
