
量子光是研究量子信息和量子計算的重要工具之一,具有波粒二象性和量子糾纏等獨特特性,在通信、傳(chuan) 感和計算等領域有廣泛應用。量子光的研究和應用對於(yu) 實現量子通信、量子計算和量子保密等重大應用具有重要意義(yi) ,是當今量子信息科學領域的熱點之一。
近日,在澳大利亞(ya) 悉尼大學和瑞士巴塞爾大學的科學家的首次嚐試中,他們(men) 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(guan) 性。這項前所未有的成就是量子技術發展的一個(ge) 重要裏程碑,該研究於(yu) 20日發表在《自然·物理》雜誌上。
在1916年,愛因斯坦提出了受激發射概念,奠定了激光的基礎。在這項新研究中,科學家觀察到了單個(ge) 光子的受激發射。具體(ti) 來說,他們(men) 能夠測量一個(ge) 光子和從(cong) 單個(ge) 量子點散射的束縛光子之間的直接時間延遲。量子點是一種人工創造的原子。
研究人員表示,這項成果為(wei) 操縱所謂的“量子光”打開了大門,同時,這項基礎科學研究為(wei) 量子增強測量技術和光子量子計算的進步開辟了道路。
光與(yu) 物質相互作用的方式吸引著越來越多的研究,例如通過幹涉儀(yi) 用光來測量距離的微小變化。然而,量子力學定律對這類設備的靈敏度設置了限製:在測量靈敏度和測量設備中的平均光子數之間。
研究人員表示,他們(men) 的設備在光子之間產(chan) 生了強烈的相互作用,從(cong) 而使他們(men) 能夠觀察到與(yu) 之相互作用的一個(ge) 光子與(yu) 兩(liang) 個(ge) 光子之間的差異。他們(men) 發現,與(yu) 兩(liang) 個(ge) 光子相比,一個(ge) 光子的延遲時間更長。有了這種非常強的光子—光子相互作用,兩(liang) 個(ge) 光子就會(hui) 以所謂的雙光子束縛態的形式糾纏在一起。
量子光的優(you) 勢在於(yu) ,原則上,它可以使用更少的光子以更高的分辨率進行更靈敏的測量。這對於(yu) 在生物顯微鏡中的應用非常重要,特別是當光的強度可能會(hui) 損壞樣品,並且科學家需要觀察的特征非常微小時。
研究人員表示,通過證明可識別和操縱光子束縛態,這項研究朝著將量子光用於(yu) 實際用途邁出了至關(guan) 重要的第一步。同時,可應用同樣的原理來開發更高效的設備,以提供光子束縛態,這將在生物研究、先進製造、量子信息處理等領域具有廣泛的應用前景。
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