? ??? 德國和瑞士科學家組成的研究團隊在11月11日出版的《科學》雜誌上報告稱,他們發明了一種可以將光子和機(jī)械振動耦合在一起的新方法,有望(wàng)在通信和量子信息技術領域(yù)“大(dà)展拳腳”,用於研發新穎的全光緩存器、控製量子層(céng)級的光學機械係(xì)統等。
負責此項研究的德國馬克斯普(pǔ)朗克量子光學(xué)研究所物理學家托(tuō)拜厄斯?基彭貝格與洛桑(sāng)聯邦理工大學光子和量子測試實驗室的研(yán)究團隊(duì)合作,組建了一套設備。在(zài)這套設備中,穿過一個光學微共振腔的一束(shù)光線能夠被第二束更加強烈的光線(xiàn)控(kòng)製,因此,該設備就如同光敏晶(jīng)體管(guǎn)。光敏(mǐn)晶體管是指在有(yǒu)光照射時能輸出放大的電信號,而無光照射時便處於(yú)截止狀態的三極管,其不(bú)僅有光電(diàn)轉換作用,而且還能放大光(guāng)信號。
該研究團隊的光學微共振腔具有兩個特點:其一,它將光線收集在一個細小的玻璃結構(gòu)中,引導這束光線進入一種循(xún)環模式。其二,這種(zhǒng)結構就像玻璃酒杯一樣,會以(yǐ)非常精(jīng)確的頻率震動。但這種結構非常纖細(隻有人頭發絲直徑的幾分之一),其振動頻率是玻璃酒杯振動頻率的10000多倍。
當光束射入該設備時,光子會產生(shēng)輻射壓力,這種壓(yā)力(lì)會被共(gòng)振腔放大。其結果(guǒ)是(shì),壓(yā)力不斷增(zēng)強,導致共振腔變形,將光線和機械震動耦合在一起。如果使用(yòng)兩束光線,具有機械振動的兩束激光之間的交互作用會製造出一種光學“開(kāi)光”:較強的(de)“控製”激光能夠打開或者(zhě)關(guān)閉較(jiào)弱的“探測”激光,正如電子(zǐ)晶體管中出現的情況一樣。
將輻(fú)射轉化為震動被廣泛應用於移動手機中,比如,手機(jī)接收器可以將電磁輻(fú)射(shè)轉化為機械振動,有效地過濾信號。但是,科學家一直不能使用光來(lái)進行這樣的轉化。現在,這套設備首次(cì)將光子光場轉化(huà)為機械振(zhèn)動,這將(jiāng)在通(tōng)信領域大有用武之地。例如,研究人員可以設計出新奇的全光緩存器(qì),在幾秒鍾之內存(cún)儲大(dà)量光學信息。
馬克斯普朗(lǎng)克研(yán)究所的科學家阿爾(ěr)伯(bó)特?希瑟說,兩年多以前科學家就(jiù)知(zhī)道這種效應在理論上是可行的,但將其(qí)變為現(xiàn)實比較難。洛桑聯邦理工大學資深(shēn)科學家(jiā)薩繆爾?德利格利斯表示,理論(lùn)和實踐完美(měi)地結合在一(yī)起令人興奮。
目前,全球各地的研究人員正想方設法控製量子層級的光(guāng)學機(jī)械係統,這種新穎的可(kě)開關耦合係統可以被作為混合量子係統的一個(gè)重要的(de)接口,幫助研究人員掃清上(shàng)述障礙。
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更多>2018-10-12