星星漂浮在黑色背景上的發(fā)光分形設(shè)計(jì)圖案上。

控制量子特性可以幫助顯微鏡和計(jì)算

據(jù)激光制造網(wǎng)了解，近日，《自然物理學(xué)》雜志上刊發(fā)了一項(xiàng)發(fā)現(xiàn)：劍橋大學(xué)、以色列理工學(xué)院和維也納大學(xué)參與的一個(gè)項(xiàng)目提出了創(chuàng)造高能“量子光”的新機(jī)制，可以幫助工程師更輕松地創(chuàng)造和利用量子特性在廣泛頻率范圍內(nèi)受到控制的光。

該主題的先前研究包括坦佩雷大學(xué)的一個(gè)項(xiàng)目，該項(xiàng)目表明，限制特定量子態(tài)中光子的數(shù)量可以產(chǎn)生與標(biāo)準(zhǔn)聚焦激光束不同的光束，這對(duì)于靈敏的距離測(cè)量具有潛在價(jià)值。

此前，在澳大利亞，麥考瑞大學(xué)的一個(gè)團(tuán)隊(duì)已經(jīng)使用半導(dǎo)體薄膜將激光轉(zhuǎn)換成具有特定量子特征的單光子，這可用于單光子發(fā)射器的加密和計(jì)算。

據(jù)了解，這一新項(xiàng)目的目標(biāo)主要是在比往常更寬的光譜范圍內(nèi)產(chǎn)生量子光，解決在寬范圍內(nèi)產(chǎn)生光的光源通常只能進(jìn)行傳統(tǒng)發(fā)射的限制。它通過將排放視為多體問題的一種形式來做到這一點(diǎn)，多體問題由多個(gè)單獨(dú)的貢獻(xiàn)系統(tǒng)組成。

根據(jù)該團(tuán)隊(duì)的說法，將激光應(yīng)用于一組發(fā)射器可以將低頻輸入轉(zhuǎn)換為高頻輸出，這得益于一種現(xiàn)象，即電子從發(fā)射器上剝離，然后與發(fā)射器重新結(jié)合，并以光的形式釋放多余的能量。這通常涉及那些彼此獨(dú)立的發(fā)射器，產(chǎn)生沒有重大量子波動(dòng)的輸出。

劍橋大學(xué)卡文迪什實(shí)驗(yàn)室（Cambridge’s Cavendish Laboratory）進(jìn)行該研究的安德烈亞·皮齊（Andrea Pizzi）說：“我們想研究一個(gè)系統(tǒng)，在這個(gè)系統(tǒng)中，發(fā)射器不是獨(dú)立的，而是相互關(guān)聯(lián)的，這么一來，一個(gè)粒子的狀態(tài)就能告訴你另一個(gè)粒子狀態(tài)的一些信息。在這種情況下，輸出光開始表現(xiàn)得非常不同，其量子波動(dòng)變得高度結(jié)構(gòu)化，可能更有用?！?/p>

量子波動(dòng)作為一種實(shí)用資源

根據(jù)該團(tuán)隊(duì)發(fā)表在《自然物理學(xué)》的論文，發(fā)射器之間的相互關(guān)聯(lián)會(huì)產(chǎn)生非傳統(tǒng)的多光子狀態(tài)的光，特別是通過高次諧波產(chǎn)生的非線性現(xiàn)象，這會(huì)導(dǎo)致光子以驅(qū)動(dòng)場(chǎng)頻的倍數(shù)發(fā)射。

項(xiàng)目負(fù)責(zé)人說，產(chǎn)生的光中的這種非傳統(tǒng)效應(yīng)可能包括“雙峰光子統(tǒng)計(jì)、環(huán)形維格納函數(shù)和諧波之間的相關(guān)性”，該項(xiàng)目還設(shè)計(jì)了一些建議的實(shí)驗(yàn)方案來誘導(dǎo)和控制這些效應(yīng)。

“我們花了幾個(gè)月的時(shí)間讓方程式變得越來越清晰，直到我們能夠用一個(gè)緊湊的方程式來描述輸出光和輸入相關(guān)性之間的聯(lián)系，”現(xiàn)供職于哈佛大學(xué)的Pizzi說道。

“量子波動(dòng)使量子光更難研究，但也更有趣，如果設(shè)計(jì)得當(dāng)，量子波動(dòng)可以成為一種資源?？刂屏孔庸獾臓顟B(tài)可以實(shí)現(xiàn)顯微鏡和量子計(jì)算中的新技術(shù)?！?/p>