物理學(xué)家將光子冷凍在玻色-愛因斯坦冷凝物中
光線可以以不同的方向照射,通常也可以以相同的方式照射回來。然而,波恩大學(xué)和科隆大學(xué)的物理學(xué)家們成功地創(chuàng)造了一條新的單向光路。它們將光子冷卻成玻色-愛因斯坦凝聚體,使光聚集在光學(xué)“山谷”中,再也無法返回;A(chǔ)研究的發(fā)現(xiàn)也可能對未來的量子通信產(chǎn)生重要影響。研究結(jié)果發(fā)表在《科學(xué)》雜志上。 光束通常被指向一個分光鏡:一部分光線被反射回來以產(chǎn)生鏡像,其余的光則通過鏡子!比欢绻麑嶒炘O(shè)置顛倒了,這個過程可以扭轉(zhuǎn)!辈ǘ鞔髮W(xué)應(yīng)用物理研究所的馬丁·韋茨教授說。如果反射光和通過反射鏡的部分光是朝相反的方向發(fā)送的,則可以重建原始光束。 物理學(xué)家研究光的奇異光學(xué)量子態(tài)。韋茨和他的團隊以及科隆大學(xué)理論物理研究所的阿希姆·羅什博士一起,正在尋找一種通過冷卻光子來產(chǎn)生光學(xué)單向通道的新方法。由于光子能量較小,光應(yīng)該聚集在山谷中,從而不可逆地被分割。物理學(xué)家們將由光子組成的玻色-愛因斯坦凝聚體用于這一目的,韋茨在2010年首次實現(xiàn)了這一目標(biāo),成為第一個創(chuàng)造出這種“超級光子”的人。 一束光在兩個鏡子之間來回反射。在此過程中,光子與位于反射面之間的染料分子碰撞。染料分子“吞下”光子,然后再把它們吐出來。“光子獲得染料溶液的溫度!表f茨說,“在這過程中,它們會冷卻到室溫而不會消失! 通過用激光照射染料溶液,物理學(xué)家增加了反射鏡之間的光子數(shù)。光粒子的強烈濃度加上同時冷卻,使得單個光子融合形成一個“超級光子”,也稱為玻色-愛因斯坦凝聚。 兩個光谷“捕捉”光線 目前的實驗是按照這個原理進行的。然而,兩個鏡子不是完全平坦的,而是有兩個小的光學(xué)谷。當(dāng)光束進入其中一個凹痕時,波長就會變長。然后光子的能量就會降低。這些輕粒子被染料分子“冷卻”,然后在山谷中進入低能狀態(tài)。 |