這項(xiàng)控制光速的技術(shù)對(duì)利用光脈沖進(jìn)行信息處理的應(yīng)用很有好處,比傳統(tǒng)硅芯片電子學(xué)的電流信號(hào)更好。光學(xué)信息技術(shù)已經(jīng)成為一種遠(yuǎn)距離傳輸信息的標(biāo)準(zhǔn)方式,它可以在光纖中傳輸光信號(hào)。但是如果光子中包含的信息能夠在“光學(xué)線路”(類似于目前使用的電子學(xué)線路)中分流,那么信息的傳遞將更快,功率也能更大??刂乒鈱W(xué)線路中的光速可以調(diào)整信號(hào)的同步,甚至能夠在“凍結(jié)光子”中存儲(chǔ)信息。操控光子的設(shè)備還能用來(lái)制造超級(jí)量子計(jì)算機(jī),它可以利用量子力學(xué)規(guī)律運(yùn)行比現(xiàn)有超級(jí)計(jì)算機(jī)更龐大的計(jì)算程序。
在此之前已經(jīng)有減慢光速的方法了。最開始是在金屬原子超冷氣體中實(shí)現(xiàn)的,這種氣體的溫度紙幣絕對(duì)零度稍高一些。后來(lái),研究人員們認(rèn)識(shí)到,利用激光可以調(diào)節(jié)固態(tài)晶體材料(例如紅寶石)中的光導(dǎo)性質(zhì),光線通過(guò)材料時(shí),由于與晶體原子發(fā)生相互作用而減慢速度。
Philips和同事們現(xiàn)在找到了一種方法,利用微電子技術(shù)中的半導(dǎo)體來(lái)設(shè)計(jì)制造減慢光速的材料。光線在傳播的過(guò)程中,通常會(huì)與介質(zhì)材料中原子發(fā)生相互作用。每個(gè)光子都是一個(gè)振動(dòng)著的電磁波包,它們與原子中的電子的相互作用可以用量子理論描述。像光速減慢這樣的量子光學(xué)效應(yīng)可以利用激光改變?cè)拥碾娮討B(tài)(也就是影響電子與光子的相互作用)來(lái)實(shí)現(xiàn),從而有效地減慢光速。
在半導(dǎo)體平板材料(如硅芯片)中,電子態(tài)太混亂,不能用來(lái)精確調(diào)節(jié)。但是在非常?。ㄖ挥袔准{米厚)的半導(dǎo)體薄膜中,電子態(tài)可以很好的排布,并且可以通過(guò)改變薄膜厚度來(lái)控制電子態(tài)。如此薄的薄層稱為量子阱,從效果上來(lái)說(shuō),它們就像是人造原子一樣。
Philips和同事們發(fā)現(xiàn),用半導(dǎo)砷化銦鎵和砷化鋁銦制成的多層量子阱中的電子態(tài)可以表現(xiàn)出減慢光速等量子光學(xué)現(xiàn)象。這種層狀薄膜還表現(xiàn)出一種不常見的“無(wú)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)光放大”效應(yīng),它是產(chǎn)生激光的基本要求,光信號(hào)可以在其中放大,但并不需要像傳統(tǒng)激光器那樣先要產(chǎn)生一種高能電子態(tài)優(yōu)勢(shì)。