以色列理工大學近日表示，艾杜·卡米內(nei) 爾教授及其團隊在量子科學領域取得了重大突破，研發出能記錄光流的量子顯微鏡，並利用它直接觀察束縛在光晶體(ti) 內(nei) 的光。相關(guan) 研究發表在《自然》雜誌上。

　　卡米內(nei) 爾說，他們(men) 研發出的超快透射電子顯微鏡是全球最先進的近場光學顯微鏡，用它可將不同波長的光源以不同角度照亮任何納米材料樣品，並繪製樣品中光與(yu) 電子的相互作用。研究小組成員、論文第一作者王康鵬博士表示，這是他們(men) 首次真實觀察到光束縛在納米材料中的動態，而非依靠計算機模擬。

　　新的研究突破具有眾(zhong) 多潛在應用前景，包括設計新的量子材料來存儲(chu) 具有更高穩定性的量子比特，以及幫助提高手機和其他類型顯示屏的色彩銳度。卡米內(nei) 爾認為(wei) ，利用極高分辨率的超快透射電子顯微鏡研究更先進的納米/量子材料，將產(chan) 生更廣泛的影響。例如，當今世界上最先進的屏幕使用基於(yu) 量子點的QLED技術，從(cong) 而在更高清晰度情況下讓色彩對比度得以控製。但麵臨(lin) 的難題是如何在大尺寸屏幕上提高量子點的質量並使它們(men) 更均勻。新的研究將超越現有技術的能力，改善屏幕的分辨率和色彩對比。

　　超快速透射電子顯微鏡包括40千伏至200千伏的變壓電子加速器和激光係統。加速器可將電子加速至光速的30%—70%，激光係統能產(chan) 生功率40瓦且接近100飛秒的光脈衝(chong) 。超快電子透射顯微鏡構成飛秒量級泵浦探針裝置，研究人員利用光脈衝(chong) 激活納米材料樣品和利用電子脈衝(chong) 探測樣品的瞬態，電子脈衝(chong) 穿透樣品並對其成像。這種具有多維度能力的整體(ti) 設置十分有助於(yu) 全麵了解納米級物體(ti) 基本特征。

　　過去，量子電動力學研究了量子物質與(yu) 光腔模式之間的相互作用，這對構成量子技術基礎結構的基礎物理學的發展至關(guan) 重要。但是迄今為(wei) 止，所有實驗都隻關(guan) 注光與(yu) 束縛電子係統(例如原子、量子點和量子電路)的相互作用，這些束縛電子係統在能量狀態、光譜範圍和選擇規則上均存在較大限製。

　　新突破的核心在於(yu) 將超快自由電子和光相互作用的研究進展引入一種新型的量子物質，即量子自由電子“波包”。量子自由電子“波包”沒有束縛電子係統固有的限製。雖然對自由電子激發新的空腔效應存在著多種理論預測，但是由於(yu) 相互作用的強度和持續時間的基本限製，因而以前從(cong) 未觀察到自由電子的光子腔效應。