研究人員表示，從激光束中提取單個光粒子可能為量子計算帶來巨大突破。
以色列魏茨曼科學研究所物理學家們通過超冷原子和頂尖光學技術成功從單束光中提取出了單個光子。
物理學家們對單個光子興趣極大，因為控制它們的是量子力學規則而不是經典物理學的規則。許多科學家都將光子作為未來量子計算系統信息傳播的一個重要載體。
來自開發出了這種新研究方法的魏茨曼科學研究所的高級研究員Barak Dayan表示：“由光子組成的光是目前我們擁有的最好信息載體。但是一旦進入量子計算領域，我們將不得不使用單個光子作為信息載體，因為控制單個光子將變得非常關鍵。”
在2014年發表在科學雜志上的一份研究中，研究人員就展示了這種方法在量子通信系統中創建全光路由器的應用。他們創建了一個開關沿著不同的路勁發送單個光子，開關的位置由與光子的交互決定，然后通過量子信息進行編碼。
研究人員表示，量子通信的主要優勢在于它的超安全性；因為任何測量量子系統的過程都會對光子產生干擾。這也便于操作員發現任何竊聽現象。但是Dayan表示，他們制定的解決方案可用于監視某些系統。
目前大多數單光子源并不完美，偶爾會產生多個光子。Dayan表示：“其中令人擔憂的一點是，一個聰明的人知道，如果只有一個光子，不會發生什么；但是如果有兩個光子，設備就會對另外一個進行攔截。”
這也被叫做“光子數分束攻擊”，可以被用來進行信息解碼，而粒子被攔截的過程不會被偵測到。相反，運營商可以通過這種方式移除額外的光子進而確保信息傳輸的安全。
在此之前，研究人員就通過被稱作光子提取法的低反射光束分離器轉移粒子從光束中移除單個光子。
但是這種方法是概率性的，也就是說不能確定每束光的光子是否成功移除。此外，唯一能決定該過程是否成功的方法是使用光子探測器，它能吸收光粒子；但是這也意味著它不能用于其他用途。
Dayan指出他們的試驗有兩個優點。第一個是：從原則上講，它經常發生，這也是確定的。第二個是，光子并沒有失去，而只是進行了轉移，因此可以用于其他目的。
這種方案使用了單個固定的銣原子，通過激光將其冷卻至近絕對零度。(絕對零度約等于攝氏溫標零下273.15攝氏度。)再加上一個微光學諧振器---30微米寬的玻璃球，用來限定光使其適合單個光子與原子之間的互動。光是通過納米光纖電纜輸入到該諧振器中的。
研究人員依靠他們稱之為“單光子拉曼效應”或者SPRINT的物理現象。這會導致原子阻斷光的傳輸直到單個光子被反射回來，屆時該原子對其他光子來講就變得透明了。
科學家表示，不同于以往的光子提取方法，SPRINT效應從其本質上來講，總是能從入射光束中移除單個光子。盡管目前研究人員將提取的光子通過探測器來驗證他們的發現，但是光粒子也可以轉移至其他地方。
但是Dayan堅持指出，目前他的團隊旨在驗證SPRINT效應，而不是構建一個實際的量子通信設備。他表示：“實現過程非常復雜，這就是為什么之前沒有人做過的原因。結合了多種技術，而技術的結合又非常具有挑戰性。這就是我們花了多年時間來建立這個實驗室和實驗設置的原因。”
超冷原子的使用超出了商業系統的范疇；但是Dayan指出研究人員正在進行一系列技術的研究，旨在模擬原子的獨特性能，包括量子點---能表現出有趣的量子效應的微型半導體，例如能從波長中吸收光并將其轉變成不同波長高飽和度的光。
Dayan表示：“一旦其中一項技術成熟了，我們驗證的效果也將變得實用。”
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