科學(xué)家研制出單原子光開關(guān)系統(tǒng)

　　ICCSZ訊 最小的光開關(guān)已經(jīng)小到了極限：一個原子。據(jù)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)家只用一個銣原子，實現(xiàn)了光在兩根玻璃纖維光纜之間的開關(guān)互換。這種單原子開關(guān)有望將量子現(xiàn)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(dǎo)光玻璃纖維附近，這兩個系統(tǒng)就會耦合在一起，光就可以從玻璃纖維跨越到瓶子共振器中。

　　這一系統(tǒng)極為靈敏，由導(dǎo)入纖維、共振器和導(dǎo)出纖維構(gòu)成。維也納理工大學(xué)教授阿諾·勞斯琴貝特爾介紹說：“當(dāng)我們攝取一個銣原子和共振器接觸時，系統(tǒng)會產(chǎn)生極大改變。當(dāng)共振器周圍有和它波長匹配的光時，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(dāng)光和原子發(fā)生共振時，還可以讓所有的光都保持在導(dǎo)入纖維內(nèi)，而不轉(zhuǎn)移到瓶子共振器和導(dǎo)出纖維中。這樣一來，銣原子就成為一個開關(guān)，起到重新引導(dǎo)光進(jìn)入這根或那根纖維的作用。

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

　　在量子信息與量子通訊領(lǐng)域，這種光開關(guān)將是非常有力的新工具。下一步，研究小組打算檢驗更強(qiáng)的光脈沖是否也能實現(xiàn)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，如能做到這一點令人興奮，這正是他們要在量子物理學(xué)和傳統(tǒng)物理學(xué)之間直接實現(xiàn)跨越的地方。以往互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸用的傳統(tǒng)玻璃光纖，現(xiàn)在也可以用最小的量子系統(tǒng)連接起來。