根據一項發表在《自然物理》雜誌上的研究，兩(liang) 組獨立物理學家團隊的研究成果挑戰了60年來對激光的普遍共識。

自從(cong) 20世紀50年代第一台激光器發明以來，物理學家們(men) 就一直按照量子力學對激光顏色的純度限製來製造激光器。激光（LASER）是“受激輻射光放大”的縮寫(xie) ，其工作原理是當相同頻率的光子入射進來以激發原子時，生成原始信號的副本。

在新的理論研究中，兩(liang) 組物理學家提出一種解決(jue) 方案來繞過這一存在已久的限製。

激光在我們(men) 的日常生活中已有了一些實際應用，如矯正視力、讀取食品雜貨店條形碼、蝕刻電腦芯片、從(cong) 月球傳(chuan) 輸視頻文件、幫助操縱自動駕駛汽車等。最近的發現可能會(hui) 將單色激光加入這一行列中，並最終將其用於(yu) 量子計算等應用。

不同於(yu) 台燈等隨機發射和散射光子的傳(chuan) 統光源，激光中光子的傳(chuan) 播彼此同步，以相同的相位射出激光——科學家將這種對齊方式稱為(wei) “同相”（in phase）。簡單地說，每個(ge) 光子就像一個(ge) 波，其波峰和波穀都與(yu) 鄰近的波對齊。

要實現單色激光，光子需要更長的同步時間，這意味著它們(men) 的波長必須精確對齊。波長決(jue) 定了光源的顏色，例如綠光的波長在500到550納米之間。

前麵提到的激光光子的同步被稱為(wei) 時間相幹性（temporal coherence），這種超快而又穩定的頻率將保證激光設備能用於(yu) 精密儀(yi) 器。

然而，傳(chuan) 統激光器的問題是，光子在離開激光器後會(hui) 逐漸失去同步，而它們(men) 保持同步的時間被稱為(wei) 激光器的相幹時間。

根據物理定律，科學家阿瑟·肖洛（Arthur Schawlow）和查爾斯·湯斯（Charles Townes）1958年估算了一台性能極佳的激光器的相幹時間。這被稱為(wei) “肖洛-湯斯極限”（Schawlow-Townes limit），最終成為(wei) 之後幾十年研發激光器的基準。

“原則上，我們(men) 應該能製造出相幹性強得多的激光器。”——首席研究員大衛·佩克（David Pekker）

由匹茲(zi) 堡大學物理學家大衛·佩克領導的研究團隊正在挑戰這一存在已久的理論。他們(men) 認為(wei) “肖洛-湯斯極限”並非最終極限。他們(men) 的基本假設是能夠開發出受“肖洛-湯斯極限”限製但相幹性更強的激光器。

與(yu) 之前的理論將激光器視為(wei) 有光的中空盒子、光子複製和離開的速度與(yu) 盒子裏的光量成正比不同，最新的研究提出在激光器上安設閥門來控製激光器中的光子流速度。這些物理學家相信這將使激光的相幹時間比之前預想的要長得多。

盡管該研究團隊認為(wei) 肖洛和湯斯對激光器的相幹性估算在當時是合理的，但量子技術現在已經使物理學家能夠進一步優(you) 化這一度量標準。

然而一些對這一新理論成果持批評意見的人認為(wei) ，該設計方案理論上看似合理，但或許並不適用於(yu) 實際商業(ye) 應用。以目前的激光器製造商為(wei) 例，它們(men) 大多數都不采用“肖洛-湯斯極限”來指導其設計方案。

盡管如此，佩克團隊有信心將其全新的激光器設計方案帶進我們(men) 的生活。他們(men) 的目標是建造一種微波激射器（又稱脈澤，maser），用於(yu) 在由超導電路組成的量子計算機中進行量子編程。但請記住，這一頗具野心的嚐試可能需要多年的長期研究並解決(jue) 許多重大難題。

同行評審指出，這一最新研究或許將重新定義(yi) 激光的含義(yi) 。就像2012年發明的超輻射激光器一樣，該設計方案也與(yu) 激光的傳(chuan) 統定義(yi) 相矛盾，它們(men) 不通過所謂的受激發射產(chan) 生光，因此激光（LASER）首字母縮寫(xie) 中的“s”和“e”就不再合適了。