據(jù)了解，此次新研究是由國際研究小組與莫斯科國立大學(xué)的科學(xué)家們一起開發(fā)，新研究通過分析透過樣本的量化光來替代飛秒激光器和復(fù)雜的檢測系統(tǒng)。一般的，在研究物質(zhì)中的相互作用和過程中，通過使用飛秒激光產(chǎn)生飛秒單位時(shí)間測量樣本響應(yīng)外部電磁場時(shí)間，用外部電磁場的時(shí)間來區(qū)分物質(zhì)成分。

然而在測量樣本響應(yīng)外部電磁場的時(shí)間研究中，研究設(shè)備的價(jià)格過于昂貴。如果激光器只是一個低單脈沖能量的超快振蕩器，十幾萬到幾十萬完全可以買到。但如果是高單脈沖能量的超快放大激光器，那成本就高了，比如飛秒放大器（需包括飛秒振蕩器，展寬器，放大器，壓縮器），兩三百萬屬平均水平，這只是單純的激光器價(jià)格。在測量樣本響應(yīng)外部電磁場時(shí)間中，除了激光器，還有復(fù)雜的檢測系統(tǒng)，整體研究設(shè)備過于昂貴。并且，研究所用的產(chǎn)生飛秒單位時(shí)間飛秒激光器在實(shí)驗(yàn)過程中，由于激光器本身較高的功率，還有可能毀害測量樣本。

圖為莫斯科國立大學(xué)研發(fā)的干涉儀。援引：Elizaveta Melik-Gaikazyan

該研究中，研究人員使用普通激光器產(chǎn)生單光子來研究樣本。通過搭建一個簡單的干涉儀組成，可以準(zhǔn)確測量光的干涉。在組合光路中，非線性晶體位于激光路徑上。晶體中產(chǎn)生的一對糾纏光子以一定角度飛離。量子糾纏由兩個或兩個以上的獨(dú)立粒子組成, 它們的物理性質(zhì)相互關(guān)聯(lián), 以致無法獨(dú)立描述每個粒子的量子態(tài)。所以，研究人員將測試樣本放置在干涉儀的一個臂內(nèi)。使糾纏對中的一個光子穿過它并撞擊分束器，在那里它遇到穿過第二臂的另一個光子。光子落在兩個探測器中的一個, 它們對單個光子產(chǎn)生反應(yīng)。這樣可以構(gòu)建一個環(huán)路——如果兩個光子都進(jìn)入相同的檢測器，偶然性為零；如果他們?nèi)チ瞬煌奶綔y器，偶然性為一。當(dāng)兩臂之間的延遲變得完全相同時(shí)，將發(fā)生量子干涉，即偶然性完全消失，因?yàn)楣庾佑肋h(yuǎn)不會同時(shí)落在兩個探測器上。

如果樣本設(shè)置在光子路徑中，量子干涉的模式將開始改變。在這種情況下，進(jìn)入分離器的糾纏光子對比沒有樣本的情況下變得不那么“一致”。因此兩個探測器上的光子接收統(tǒng)計(jì)量發(fā)生了變化，通過統(tǒng)計(jì)變化，研究人員可以判斷所研究物質(zhì)中相互作用的性質(zhì)。

研究人員表示，這種分析未知物質(zhì)的新方法可用于化學(xué)、生物學(xué)和材料科學(xué)。并且在創(chuàng)建量子計(jì)算機(jī)時(shí)，或者在嘗試了解如何在信息技術(shù)中使用量子光時(shí)，這可能是一項(xiàng)非常有用的技術(shù)。