科學家研制出單原子光開關系統(tǒng)

　　ICCSZ訊 最小的光開關已經小到了極限：一個原子。據物理學家組織網近日報道，奧地利維也納理工大學科學家只用一個銣原子，實現了光在兩根玻璃纖維光纜之間的開關互換。這種單原子開關有望將量子現象用于信息與通訊技術。

　　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，由導入纖維、共振器和導出纖維構成。維也納理工大學教授阿諾·勞斯琴貝特爾介紹說：“當我們攝取一個銣原子和共振器接觸時，系統(tǒng)會產生極大改變。當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入另一根玻璃纖維。”當光和原子發(fā)生共振時，還可以讓所有的光都保持在導入纖維內，而不轉移到瓶子共振器和導出纖維中。這樣一來，銣原子就成為一個開關，起到重新引導光進入這根或那根纖維的作用。

　　“在量子物理學中，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)，光可以被導入兩根玻璃纖維中的任一根。這對傳統(tǒng)的家用光開關來說是根本不可能的，但對“量子光開關”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域，這種光開關將是非常有力的新工具。下一步，研究小組打算檢驗更強的光脈沖是否也能實現這種疊加。“我們正計劃在光與物質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和傳統(tǒng)物理學之間直接實現跨越的地方。以往互聯(lián)網數據傳輸用的傳統(tǒng)玻璃光纖，現在也可以用最小的量子系統(tǒng)連接起來。