據美國物理學家組織網2月28日報道，瑞士蘇黎世聯邦理工學院和德國馬克斯?普朗克研究所的科學家用單個光子激發單個分子，實現了兩個單分子間的信號傳送。在實驗中，可讓單個分子模擬光頻，將單光子流傳遞給相距數米的另一個分子，如同兩個站點之間的無線電通訊。這為開展以單光子作為量子信息載體，由單個發射器進行信息處理的進一步研究鋪平了道路。相關研究結果發表在《物理評論快報》雜志上。

      過去20年，科學家已證明能探測到單個分子，也能生成單光子。然而，單個分子發現并吸收單光子的幾率很低，由光子激發分子仍難以捉摸，因而通常需要每秒釋放數十億光子來轟擊分子，才能從中獲得一個信號。規避這一物理學難題的一般方式是，在原子周圍構建一個腔洞，使光子能夠長久囚禁其中，以保持兩者良好的互動幾率。

      而此次實驗的挑戰之一，就是獲取具有適當頻率和帶寬的單光子來源。科研小組利用了一個事實：當一個原子或分子吸收單光子時，它將過渡到激發態。在幾納秒后，激發態將衰變為最初的基態，并放射出單個光子。

      在實驗中，研究人員將兩個嵌入有機晶體之中的熒光分子樣本冷卻至零下272攝氏度。每個樣本中的單個分子都能由光譜選擇結合空間。為了生成單光子，單個分子將從“源頭”樣本中激發而出。當分子的激發態衰變時，放射出的光子將緊緊聚集于距離幾米之外的另一個“目標”樣本之上。為了保證樣本中的單個分子能夠“看到”入射的光子，研究小組必須保證它們處于同一頻率。此外，珍貴的單光子也需要與單個目標分子進行有效地互動。

      科學家表示，這是兩個量子光學天線之間長距離通訊的首個例子。單個分子一般大小為1納米，而聚集的光束卻不能小于數百納米。這通常意味著大多數的入射光都會環繞分子進行運動，而無需“看見”對方。然而，如果入射光子與分子的量子力學過渡產生共鳴，在這個過程中，分子可像天線一般發揮作用，抓住其附近的光波。