研究人員在光子和原子之間形成超強耦合

2020-11-04 工程學習

ITMO大學的研究人員已經證明，單個原子可以轉化為極性粒子——量子粒子是物質和光的混合物，通過光纖傳輸。在這種新的物質狀態下，光子和原子首次形成超強耦合。本研究的結果可用於控制光和物質的特性，並創建量子存儲器。這篇文章發表在《物理評論快報》上。

材料的特性可以通過與其他物質混合或物理方式改變，如金屬在快速冷卻期間進入超導狀態。ITMO大學的物理學家以一種相對較新的方式進行了類似的轉換——利用光和受攻擊物質對高強度光束，或為原子和光子之間的超強耦合創造條件，從而產生被稱為極子的新粒子。

最常見的方法為超強耦合提供條件是使用光學振子。這些振子讓光子在，但不要輕易讓光子出來。它們從振振器的內壁反覆反射，不斷與內部的原子相互作用。因此，在被光子轟擊後，原子與光子形成超強的鍵，從而促進準粒子的產生。

"這種方法的局限性之一是極性子只能隨著光源的不斷存在而形成。這意味著，當我們關閉燈時，所有新獲取的屬性都將返回到其初始狀態。此外，多個原子可以容納在一個振子中，這對結果產生負面影響，"ITMO物理與工程學院教授Ivan Iorsh解釋道。

作為俄羅斯科學基金會支持的項目的一部分，ITMO大學的研究人員首先找到了一種在光和物質之間提供更牢固溝通的方法，其次，將整個原子陣列接受光。例如，他們證明使用波導（光纖）而不是振振器是改變物質狀態的更有希望的方法。

主要原理是，但原子受制于波導中的光子，而不是振納中的光子。但是，在此系統中，耦合非常強，即使不使用外部照明，也可以達到預期的效果。ITMO物理學家所表現出的超強耦合狀態部分地解決了量子存儲器的不穩定性問題。

"量子存儲器確保了存儲信息的高安全性，但它仍然相對脆弱。當您嘗試讀取這樣保護的數據時，您可能會失去這些數據。極子之所以有趣，是因為光子使它們非常適合存儲稱為量子位的信息單位，而原子則確保它們可以與其他準粒子結合，並給我們更多的機會來控制它們。因此，通過獲取長期生長的準粒子，我們可以提高整個量子系統的彈性，"Ivan Iorsh 說。

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