新設備能將光束變成固體
- 發佈時間：2014-09-15 02:51:22 來源：科技日報 責任編輯：羅伯特
科技日報訊 據英國《每日郵報》網站近日報道，美國科學家最新建造了一台機器，能借用量子力學領域的“糾纏”現象，使光子的“行動舉止”與固體粒子一樣。研究人員表示，最新研究除了有助於科學家們對物質的基本屬性進行更進一步地分析和探究之外，還將有助於他們最終製造出量子電腦。
為了製造出最新設備，研究人員製造出了一個結構，由包含有1000億個原子的超導材料組成，科學家們採用工程學方法，使這1000億個原子的行為像單個“人造原子”一樣。隨後，他們將“人造原子”放置在一根由光子組成的超導電線附近。
根據量子力學的規則，電線上的光子會繼承“人造原子”的某些屬性，就像它們緊密連接在一起一樣。一般情況下，光子之間並不會相互作用，但在最新系統中，研究人員發現，光子會像粒子一樣採用某種方式相互作用，也就是説，光子出現了新的行為。
研究人員之一、普林斯頓大學的助理教授安德魯·浩克説：“這種情況前所未有，對光來説，這是一種新的行為。”
該研究的作者之一達利斯·薩德里説：“我們使用這種光子和原子的混合，通過人工方法，設計出光子間強烈的相互作用，隨後，這種相互作用導致光出現全新的集合行為，就像晶體一樣。光子的這一新行為或許有助於我們製造出計算和處理能力超強且依靠量子力學的基本原理運作的量子電腦。”
研究人員表示，這一突破有望使科學家們研製出一些新奇的材料，將計算能力提高到現有技術無法企及的高度。此外，最新設備也將在回答與原子和分子有關的問題方面大展拳腳，就目前的情況而言，即使使用現在最先進的電腦，也都無法回答這些問題。
目前電腦的工作原理為經典力學，而原子和光子的“言行舉止”則遵循量子力學的基本原理。量子力學包含有很多奇怪且與常識相悖的規則，其中之一便是“糾纏”—多個粒子變得相互連接，即使相距很遠，也能相互影響。量子力學和經典力學的差異使標準電腦無法有效地研究量子系統，因為電腦基於經典力學的原理來運作，它無法應付和處理量子世界裏的很多特徵。
研究人員之一、電子工程學副教授哈坎·特瑞希説：“我們對於在原子尺度探索並最終控制和引導能量的流動感興趣。”（劉霞）
左圖 最初，實驗中的光子會在兩個超導點之間暢通無阻地流動，産生較大的光波（如圖左所示）。過了一會，科學家們通過將光子“困住”從而將光“凍結”起來。
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