星星漂浮在黑色背景上的發光分形設計圖案上。

控制量子特性可以幫助顯微鏡和計算

據激光制造網了解，近日，《自然物理學》雜志上刊發了一項發現：劍橋大學、以色列理工學院和維也納大學參與的一個項目提出了創造高能“量子光”的新機制，可以幫助工程師更輕松地創造和利用量子特性在廣泛頻率范圍內受到控制的光。

該主題的先前研究包括坦佩雷大學的一個項目，該項目表明，限制特定量子態中光子的數量可以產生與標準聚焦激光束不同的光束，這對于靈敏的距離測量具有潛在價值。

此前，在澳大利亞，麥考瑞大學的一個團隊已經使用半導體薄膜將激光轉換成具有特定量子特征的單光子，這可用于單光子發射器的加密和計算。

據了解，這一新項目的目標主要是在比往常更寬的光譜范圍內產生量子光，解決在寬范圍內產生光的光源通常只能進行傳統發射的限制。它通過將排放視為多體問題的一種形式來做到這一點，多體問題由多個單獨的貢獻系統組成。

根據該團隊的說法，將激光應用于一組發射器可以將低頻輸入轉換為高頻輸出，這得益于一種現象，即電子從發射器上剝離，然后與發射器重新結合，并以光的形式釋放多余的能量。這通常涉及那些彼此獨立的發射器，產生沒有重大量子波動的輸出。

劍橋大學卡文迪什實驗室（Cambridge’s Cavendish Laboratory）進行該研究的安德烈亞·皮齊（Andrea Pizzi）說：“我們想研究一個系統，在這個系統中，發射器不是獨立的，而是相互關聯的，這么一來，一個粒子的狀態就能告訴你另一個粒子狀態的一些信息。在這種情況下，輸出光開始表現得非常不同，其量子波動變得高度結構化，可能更有用。”

量子波動作為一種實用資源

根據該團隊發表在《自然物理學》的論文，發射器之間的相互關聯會產生非傳統的多光子狀態的光，特別是通過高次諧波產生的非線性現象，這會導致光子以驅動場頻的倍數發射。

項目負責人說，產生的光中的這種非傳統效應可能包括“雙峰光子統計、環形維格納函數和諧波之間的相關性”，該項目還設計了一些建議的實驗方案來誘導和控制這些效應。

“我們花了幾個月的時間讓方程式變得越來越清晰，直到我們能夠用一個緊湊的方程式來描述輸出光和輸入相關性之間的聯系，”現供職于哈佛大學的Pizzi說道。

“量子波動使量子光更難研究，但也更有趣，如果設計得當，量子波動可以成為一種資源。控制量子光的狀態可以實現顯微鏡和量子計算中的新技術。”