據美國物理學家組織網2月(yuè)9日(北京時間)報道,德國(guó)科(kē)學(xué)家首次利用能提供高亮度X射線同步輻射光源的第(dì)三代正負電子串聯環形(xíng)加速(sù)器(PETRA Ⅲ),證明X射(shè)線也存在電磁感應透明(EIT)效應,能使鐵-57的原子(zǐ)核變得透明(míng)。
EIT效應本質是電磁場與原子係統相互作用(yòng)形成的量子相幹效應(yīng),即特定波(bō)長的強激光能使一種不透明的材料(liào)變得透明。這種效應由光與原子的電(diàn)子殼層之間複雜的相互作用產生。
現在,德國電子同步加速器(DESY)的(de)科學家(jiā)們在拉爾夫(fū)?羅爾斯伯格的領導下(xià)首次證明,當X射線直接照射鐵同位素鐵-57時,X射線也存在EIT效應,能使鐵-57的(de)原子核變得透明。相關研(yán)究發(fā)表在2月9日出版(bǎn)的《自然(rán)》雜誌上。
羅爾斯伯格團隊在一個光學共(gòng)振腔內放置了兩(liǎng)層薄的鐵-57原子,鐵原子被碳精確地限製於兩麵能多次反射X射線的平行鉑鏡之間。隨後(hòu),科學家們用PETRA Ⅲ提供的纖薄(báo)X射線光束對該係統進(jìn)行照射。在係統內,光被反射多次,產生了一(yī)個駐波(所謂的共振)。當兩層鐵之間(jiān)的光(guāng)波波長和其間的距離合適時,科學(xué)家們發現(xiàn),對(duì)X射線來說鐵變得透明了(le)。科學家們(men)認為這是鐵層內原子間的相互作用導致的量子?光效應(yīng)的功勞。
科學家們解釋,與以前的實驗不同,新實驗隻需(xū)要少量光量子(zǐ)就能產(chǎn)生這一效應。每增加一個光量子都會產生額外(wài)的廢熱,而使用最新(xīn)發現的效應能減少廢熱。
羅(luó)爾斯伯格表示:“第一台光量子計算機問世還有很長的路要(yào)走。然(rán)而,使用我們(men)最(zuì)新得到的結果,我們(men)能執行一類全新的、靈敏度最(zuì)高的量子?光(guāng)實驗。借用目前正在(zài)漢堡建(jiàn)造的X射線激光器,我們真的能用X射線控製X射線。”
科學家們還發現,被光學共振腔捕獲的光的行進速度僅為每秒幾米,而正常(cháng)的光速則為30萬千米/每秒。他們希望通過實驗厘清光是如何在這樣的環境下變慢以及(jí)是否能有(yǒu)效利(lì)用這一點。比如,使用非常慢甚至停止的光脈衝(chōng)來存儲信息(xī),這一點對未來的(de)光量子計算機也非常重要。
總編輯圈點
若非行家中人,去理解這麽件雲山霧罩卻看似對未來頗有意義的技術進展,實(shí)非悅(yuè)事。那麽我們隻需了解(jiě):一般傳統的非線性光學效應,要在含有大量光子的強激光中才能得以(yǐ)實現;但對於“量子世界”中的處理??量子密碼、量子邏輯門等等(děng),都是在單光子水平進行操作的。這組矛盾中,所謂EIT效應(yīng)的功能就顯現出來了,它能使少數幾個光子就(jiù)產生相互作用,為量子通信打下基礎。不過(guò),一段時間來,EIT效應的相關研究大都是在原子氣體中進行的,能(néng)在X射線這(zhè)一介質中完成實驗,才是羅爾斯伯格團隊貢獻的(de)最大亮點。
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