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单原子光开关系统

文章出处:媒体报道网责任编辑:ARK004作者:ARK004人气:-发表时间:2013-12-02 09:23:00

   最小的光开光已经小到了极限:一个原子。据物理学家组织网近日报道,奥地利维也纳理工大学科学家只用一个铷原子,实现了光在两根玻璃纤维光缆之间的开关互换。这种单原子开关有望将量子现象用于信息与通讯技术。

研究小组利用了一种“瓶子共振器”,瓶子凸出的玻璃表面可以捕获光,使光在其中循环传播。如果把这种共振器放到导光玻璃纤维附近,这两个系统就会耦合在一起,光就可以从玻璃纤维跨越到瓶子共振器中。

这一系统极为灵敏,由导入纤维、共振器和导出纤维构成。维也纳理工大学教授阿诺·劳斯琴贝特尔介绍说:“当我们摄取一个铷原子和共振器接触时,系统会产生极大改变。当共振器周围有和它波长匹配的光时,能100%地把光从玻璃纤维捕捉到瓶子共振器里,并能让光从共振器再进入另一根玻璃纤维。”当光和原子发生共振时,还可以让所有的光都保持在导入纤维内,而不转移到瓶子共振器和导出纤维中。这样一来,铷原子就成为一个开关,起到重新引导光进入这根或那根纤维的作用。

“在量子物理学中,物体可以同时处于不同位置。”劳斯琴贝特尔解释说,以这种方式,铷原子可以同时处在两种量子态,只有其中一种能与共振器作用。如果原子是处于非互动量子态,那光就可以“无视”它的存在。因此,依靠铷原子的量子态,光可以被导入两根玻璃纤维中的任一根。这对传统的家用光卡光来说是根本不可能的,但对“量子光开光”来说,同时处在两种状态毫无问题。

在量子信息与量子通讯领域,这种光开光将是非常有力的新工具。下一步,研究小组打算检验更强的光脉冲是否也能实现这种叠加。“我们正计划在光与物质之间生成确定的量子纠缠。”劳斯琴贝特尔说,如能做到这一点令人兴奋,这正是他们要在量子物理学和传统物理学之间直接实现跨越的地方。以往互联网数据传输用的传统玻璃光纤,现在也可以用最小的量子系统连接起来。