據(jù)美國物理學家組織網(wǎng)2月9日(北京時間)報道,德國科學家首次利用能提供高亮度X射線同步輻射光源的第三代正負電子串聯(lián)環(huán)形加速器(PETRA Ⅲ),證明X射線也存在電磁感應透明(EIT)效應,能使鐵-57的原子核變得透明。
EIT效應本質(zhì)是電磁場與原子系統(tǒng)相互作用形成的量子相干效應,即特定波長的強激光能使一種不透明的材料變得透明。這種效應由光與原子的電子殼層之間復雜的相互作用產(chǎn)生。
現(xiàn)在,德國電子同步加速器(DESY)的科學家們在拉爾夫?羅爾斯伯格的領導下首次證明,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的原子核變得透明。相關研究發(fā)表在2月9日出版的《自然》雜志上。
羅爾斯伯格團隊在一個光學共振腔內(nèi)放置了兩層薄的鐵-57原子,鐵原子被碳精確地限制于兩面能多次反射X射線的平行鉑鏡之間。隨后,科學家們用PETRA Ⅲ提供的纖薄X射線光束對該系統(tǒng)進行照射。在系統(tǒng)內(nèi),光被反射多次,產(chǎn)生了一個駐波(所謂的共振)。當兩層鐵之間的光波波長和其間的距離合適時,科學家們發(fā)現(xiàn),對X射線來說鐵變得透明了。科學家們認為這是鐵層內(nèi)原子間的相互作用導致的量子?光效應的功勞。
科學家們解釋,與以前的實驗不同,新實驗只需要少量光量子就能產(chǎn)生這一效應。每增加一個光量子都會產(chǎn)生額外的廢熱,而使用最新發(fā)現(xiàn)的效應能減少廢熱。
羅爾斯伯格表示:“第一臺光量子計算機問世還有很長的路要走。然而,使用我們最新得到的結(jié)果,我們能執(zhí)行一類全新的、靈敏度最高的量子?光實驗。借用目前正在漢堡建造的X射線激光器,我們真的能用X射線控制X射線。”
科學家們還發(fā)現(xiàn),被光學共振腔捕獲的光的行進速度僅為每秒幾米,而正常的光速則為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(huán)境下變慢以及是否能有效利用這一點。比如,使用非常慢甚至停止的光脈沖來存儲信息,這一點對未來的光量子計算機也非常重要。
總編輯圈點
若非行家中人,去理解這么件云山霧罩卻看似對未來頗有意義的技術(shù)進展,實非悅事。那么我們只需了解:一般傳統(tǒng)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實現(xiàn);但對于“量子世界”中的處理??量子密碼、量子邏輯門等等,都是在單光子水平進行操作的。這組矛盾中,所謂EIT效應的功能就顯現(xiàn)出來了,它能使少數(shù)幾個光子就產(chǎn)生相互作用,為量子通信打下基礎。不過,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,能在X射線這一介質(zhì)中完成實驗,才是羅爾斯伯格團隊貢獻的最大亮點。
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