奧地利科學家成功在兩個單光子間建立強大的相互作用

　　在自由空間中的兩個光子之間不相互作用，光波彼此擦身而過不會相互影響。然而，對于量子技術的許多應用，光子之間的相互作用卻至關重要。奧地利維也納理工大學的一個科學家團隊現成功在兩個單光子之間建立起強大的相互作用，朝著輕拍校驗（tap-proof）量子通道或建立光學邏輯門發送信息邁出了重要一步。該研究成果發表在最新一期的《自然·光子學》雜志上。

　　這次研究人員建造成只有兩個光子之間的強相互作用系統。這種相互作用是如此強烈，以至于光子的相位發生了180度的改變。該大學原子和亞原子物理研究所阿諾教授說：“它像一個鐘擺，實際上應該向左擺動，但由于第二擺耦合，向右波動。這個擺蕩不會出現更極端的變化。我們實現了最小光強的最大相互作用。”

　　據物理學家組織網11月3日（北京時間）報道，為了促其成為可能，光子開始了一場“不太可能”的旅程。極小的超薄玻璃纖維被連接到一個像細小瓶子一樣的光諧振器里，以使光線能夠部分進入其中，循環往復，再回到玻璃纖維。這種迂回通過諧振器導致光子被倒相。

　　當一個銣原子被接入諧振器，該系統將發生巨大的變化。由于銣原子的存在，幾乎沒有任何的光進入諧振器，那么光子的振蕩階段不能倒相。

　　阿諾說：“然而當兩個光子同時到達，事情發生變化。原子是一個可飽和吸收體，光子被原子用很短的時間吸收，然后被釋放到諧振器。在這段時間里，它不能吸收任何其他光子。如果兩個光子同時到達，只有一個可以被吸收，而另一個仍然可以相位轉移。”

　　從量子力學的角度來看，兩個光子沒有區別。它們只能被理解為一個共同的波狀物體，在同一時間位于諧振器和玻璃纖維。沒有人能分清它們哪個是被吸收和哪個過去了。當在同一時間擊中諧振器，它們兩個一起經歷了180度的相移。兩個相互作用的光子同時到達顯示出與單光子完全不同的行為。

　　阿諾說：“這樣可以創造一個糾纏光子狀態。這個狀態在所有量子光學的領域是被要求的，即在量子傳送，或者可能被用于量子計算的光晶體管。”

　　新系統的一大優勢體現在，其是基于現有通訊領域的玻璃纖維技術，納米玻璃纖維和瓶諧振器與現有技術完全兼容。創造出強大的光子相互作用，是朝著輕拍校驗數據傳輸的全球量子信息網絡邁出的重要一步。

　　總編輯圈點

　　當前的信息網絡是以電子通信為載體，而由于電子之間的斥力，導致信息通信量不可能無限大。由于光子之間的作用力相比電子來說微乎其微，如果用光子來通信會極大地提高信息網絡的通信量。科學家一直夢想能實現光子計算機來替代現有的電子計算機。今天，奧地利的科學家通過超小的玻璃纖維、光諧振器和銣原子，成功地讓光之間的相互作用被捕捉，朝建立光邏輯門邁出了重要一步，也讓我們看到信息技術發展的新曙光。