光子形状影响光和物质的相互作用

新加坡国立大学量子技术中心(CQT)的科学家说明了出有光子的形状不会影响到其被单个原子的吸取过程。他们回应这个找到意义非凡,这指出光子的能量(亦即波长)仍然是确认光子不道德的唯一因素。CQT的首席科学家ChristianKurtsiefer和他的研究团队掌控了如何准确地掌控光子形状。

他评论到,“我们一般来说会回想光子不会在时空中蔓延,并且有一定的形状,但是我们实验中所用到的光子有4米宽。”实验中光子长度为4米,原子尺寸大于1纳米研究结果公开发表在11月29日的NatureCommunications上,实验中中用铷原子和红外光子。

每次升空一个光子到单个碱金属原子上。“我们的实验研究了光和物质的最基本相互作用,”参予研究的博士生VictorLeong评论到。

一个4米宽的光子穿越此类原子必须13纳秒。每当一个光子穿越原子时,研究团队不会仔细观察原子否被唤起。通过记录唤起时间,研究人员可以获得光子被原子吸取的概率随时间的变化关系。

实验分别研究了亮度减少和波动两种有所不同形状的光子。持续多达1500小时的数亿次测量结果表明,对于两种类型的光子来说它们被铷原子吸取的概率恰好多达4%。

然而,如果从纳秒的时间尺度看,每个时刻光子被吸取的概率和光子的形状有关。铷原子被束缚在如图所示的实验装置中CQT的研究小组找到如果光子抵达原子时,光子亮度先弱后强劲,那么原子被唤起的峰值概率要比光子亮度先强后很弱情况下低多达50%以上。正如所料研究人员预期原子更容易吸取能量增高的光子,文章的联合作者MatthiasSteiner说明到,“受激原子波动获释光子的大自然过程造成了这个现象。

原子不会释放出来一个波动的光子,如果把这个过程反过来想象,方程的形式会转变,原子大自然不会遇上亮度减少的光子。我们自由选择这样形状的光子也是受到量子力学的时间反演对称性的灵感。”研究小组指出他们的工作有助解读利用光和物质相互作用的技术,“在诸如量子通信、传感器、计算出来等牵涉到到量子技术的过程中,一般来说必须利用光子将信息载入到原子中。光子使原子光子到激发态。

为了设计可信的量子器件,科学家们就必须掌控这种相互作用。只有你解读了这种相互作用,你才需要利用它。”文章的联合作者AlessandroCerè说道到。

论文结论这篇NatureCommunications论文的主要结论如下:“我们找到光衍射的过程与光子的正弦有关。相比于随时间指数波动正弦形状的光子,随时间指数下降正弦形状的光子需要更加有效地唤起原子。利用指数下降形状的光子唤起原子,这不会在更加较宽的时间间隔内产生更高的峰值唤起概率。

这样的同步性有助量子通信网络的相连。

本文来源：皇冠集团官网官方网站-www.farmhousevictoria.com