星星漂浮在黑色背景上的發(fā)光分形設(shè)計圖案上。
控制量子特性可以幫助顯微鏡和計算
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)參與的一個項目提出了創(chuàng)造高能“量子光”的新機制,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)的一個項目,該項目表明,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,這對于靈敏的距離測量具有潛在價值。
此前,在澳大利亞,麥考瑞大學(xué)的一個團(tuán)隊已經(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)射器的加密和計算。
據(jù)了解,這一新項目的目標(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,多體問題由多個單獨的貢獻(xiàn)系統(tǒng)組成。
根據(jù)該團(tuán)隊的說法,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立的發(fā)射器,產(chǎn)生沒有重大量子波動的輸出。
劍橋大學(xué)卡文迪什實驗室(Cambridge’s Cavendish Laboratory)進(jìn)行該研究的安德烈亞·皮齊(Andrea Pizzi)說:“我們想研究一個系統(tǒng),在這個系統(tǒng)中,發(fā)射器不是獨立的,而是相互關(guān)聯(lián)的,這么一來,一個粒子的狀態(tài)就能告訴你另一個粒子狀態(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,其量子波動變得高度結(jié)構(gòu)化,可能更有用?!?/p>
量子波動作為一種實用資源
根據(jù)該團(tuán)隊發(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,這會導(dǎo)致光子以驅(qū)動場頻的倍數(shù)發(fā)射。
項目負(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、環(huán)形維格納函數(shù)和諧波之間的相關(guān)性”,該項目還設(shè)計了一些建議的實驗方案來誘導(dǎo)和控制這些效應(yīng)。
“我們花了幾個月的時間讓方程式變得越來越清晰,直到我們能夠用一個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。
“量子波動使量子光更難研究,但也更有趣,如果設(shè)計得當(dāng),量子波動可以成為一種資源??刂屏孔庸獾臓顟B(tài)可以實現(xiàn)顯微鏡和量子計算中的新技術(shù)。”
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