科學(xué)家研制出單原子光開(kāi)關(guān)系統

　　ICCSZ訊 最小的光開(kāi)關(guān)已經(jīng)小到了極限：一個(gè)原子。據物理學(xué)家組織網(wǎng)近日報道，奧地利維也納理工大學(xué)科學(xué)家只用一個(gè)銣原子，實(shí)現了光在兩根玻璃纖維光纜之間的開(kāi)關(guān)互換。這種單原子開(kāi)關(guān)有望將量子現象用于信息與通訊技術(shù)。

　　研究小組利用了一種“瓶子共振器”，瓶子凸出的玻璃表面可以捕獲光，使光在其中循環(huán)傳播。如果把這種共振器放到導光玻璃纖維附近，這兩個(gè)系統就會(huì )耦合在一起，光就可以從玻璃纖維跨越到瓶子共振器中。

　　這一系統極為靈敏，由導入纖維、共振器和導出纖維構成。維也納理工大學(xué)教授阿諾·勞斯琴貝特爾介紹說(shuō)：“當我們攝取一個(gè)銣原子和共振器接觸時(shí)，系統會(huì )產(chǎn)生極大改變。當共振器周?chē)泻退ㄩL(cháng)匹配的光時(shí)，能100%地把光從玻璃纖維捕捉到瓶子共振器里，并能讓光從共振器再進(jìn)入另一根玻璃纖維。”當光和原子發(fā)生共振時(shí)，還可以讓所有的光都保持在導入纖維內，而不轉移到瓶子共振器和導出纖維中。這樣一來(lái)，銣原子就成為一個(gè)開(kāi)關(guān)，起到重新引導光進(jìn)入這根或那根纖維的作用。

　　“在量子物理學(xué)中，物體可以同時(shí)處于不同位置。”勞斯琴貝特爾解釋說(shuō)，以這種方式，銣原子可以同時(shí)處在兩種量子態(tài)，只有其中一種能與共振器作用。如果原子是處于非互動(dòng)量子態(tài)，那光就可以“無(wú)視”它的存在。因此，依靠銣原子的量子態(tài)，光可以被導入兩根玻璃纖維中的任一根。這對傳統的家用光開(kāi)關(guān)來(lái)說(shuō)是根本不可能的，但對“量子光開(kāi)關(guān)”來(lái)說(shuō)，同時(shí)處在兩種狀態(tài)毫無(wú)問(wèn)題。

　　在量子信息與量子通訊領(lǐng)域，這種光開(kāi)關(guān)將是非常有力的新工具。下一步，研究小組打算檢驗更強的光脈沖是否也能實(shí)現這種疊加。“我們正計劃在光與物質(zhì)之間生成確定的量子糾纏。”勞斯琴貝特爾說(shuō)，如能做到這一點(diǎn)令人興奮，這正是他們要在量子物理學(xué)和傳統物理學(xué)之間直接實(shí)現跨越的地方。以往互聯(lián)網(wǎng)數據傳輸用的傳統玻璃光纖，現在也可以用最小的量子系統連接起來(lái)。