在奧爾赫斯大學(xué)和南丹麥大學(xué)的合作中，研究人員發(fā)現(xiàn)了一種從激光束中減去單個(gè)量子光的方法。這項(xiàng)工作最近發(fā)表在《物理評(píng)論快報(bào)》上。該方法為未來(lái)的量子通信和計(jì)算技術(shù)應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。光是由微小的不可分割的能量包組成的，也就是所謂的光子。光子的一個(gè)定義性質(zhì)是它們是不相互作用的，只是簡(jiǎn)單地相互傳遞，完全不受影響。在量子通信的背景下，這是一個(gè)非常有用的特性，因?yàn)樗罱K能夠在非常大的距離上實(shí)現(xiàn)低損耗的光學(xué)編碼數(shù)據(jù)傳輸。
然而，許多新興的量子信息處理思想將極大地受益于使兩個(gè)光子相互作用的能力，從而影響到另一個(gè)光子的傳播或狀態(tài)。近年來(lái)，超舊的原子氣體被證明是操縱光的理想介質(zhì)。例如使用一種被稱為電磁誘導(dǎo)透明的技術(shù)，研究人員可以極大地改變光傳播的速度，使光速度減慢到驚人的慢速幾米每秒。更重要的是，光可以通過(guò)將光子轉(zhuǎn)換成介質(zhì)中的原子激發(fā)而停止。通過(guò)逆轉(zhuǎn)這個(gè)過(guò)程，并將激發(fā)態(tài)映射回光子，這一過(guò)程實(shí)現(xiàn)了光子量子存儲(chǔ)器，光子可以根據(jù)需要暫時(shí)存儲(chǔ)和獲取
歐登塞的實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)和來(lái)自?shī)W爾豪斯大學(xué)的團(tuán)隊(duì)以及來(lái)自馬里蘭大學(xué)聯(lián)合量子研究所的合作伙伴一起，實(shí)現(xiàn)了這樣一種光子記憶，但有一種特殊形式的原子氣體，其中的組成原子具有很強(qiáng)的相互作用。這有效地使光子在量子存儲(chǔ)器中相互探測(cè)，從而使研究人員能夠在一個(gè)非線性的水平上操縱光。利用這一想法，小組設(shè)計(jì)并演示了一種新穎的方法，利用另一束光從光束中減去單個(gè)光子。一般的想法是先存儲(chǔ)一個(gè)光場(chǎng)，然后再通過(guò)介質(zhì)傳送另一個(gè)光場(chǎng)。
在第二束光子中，光子探測(cè)到存儲(chǔ)的光子，并以這樣一種方式與它們進(jìn)行交互，這樣單個(gè)光子就會(huì)被標(biāo)記，然后在檢索時(shí)被丟棄。由于被剝奪了一個(gè)單一的光子，原來(lái)的光束被留在一個(gè)特殊的量子態(tài)中，它本身有許多科學(xué)和技術(shù)應(yīng)用。實(shí)際上，利用這種非線性量子存儲(chǔ)器來(lái)操縱光子的基本思想對(duì)量子信息科學(xué)中的許多應(yīng)用都是有希望的。在這種能力變得完全實(shí)用之前，還需要進(jìn)行更多的研究，但演示的光子子拖拉機(jī)是基于相互作用的光子的量子技術(shù)的一個(gè)重要里程碑。
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