60年前雷射極限被量子研究人員推翻

一組澳大利亞量子理論家已經展示了如何打破60年來人們一直認為從根本上限制雷射的相干性的約束。

雷射束的相干性可視為連續發射到同一相（所有發射在一起）的光子（光粒子）的數量。它確定它執行各種精確任務的能力，例如控制量子計算機的所有組件。

現在，在《自然物理學》雜誌上發表的一篇論文中，格裡菲斯大學和麥格理大學的研究人員已經表明，新的量子技術有可能使這種一致性大大超過人們想像的。

項目負責人、格裡菲斯量子動力學中心主任懷斯曼教授說："傳統觀點可追溯到1958年美國物理學家阿瑟·肖洛和查爾斯·湯斯的著名論文。

他們每個人都因雷射工作而獲得諾貝爾獎。

"他們理論上表明，光束的相干性不能大於雷射中儲存的光子數量的平方，"他說。

"但他們對如何向雷射中添加能量以及如何釋放能量形成光束做出了假設。

這些假設在當時是有意義的，現在仍然適用於大多數雷射器，但它們不是量子力學要求的。

麥格理大學副教授多米尼克·貝瑞（Dominic Berry）說："在我們的論文中，我們已經表明，量子力學施加的真正限制是，相干性不能大於儲存在雷射中的光子數量的第四功率。

當光子的存儲數量很大時（通常如此）時，我們新的上限比舊的大很多。

但是，這種對一致性的新約束能否實現呢？"是的，"懷斯曼教授小組的研究人員納裡曼·薩達特曼博士說。

通過數值模擬，我們發現了雷射的量子力學模型，該模型實現了相干性的理論上限，其光束與傳統雷射器無法區分。

那麼，我們什麼時候能看到這些新超級雷射？"也許不會有一段時間，"格裡菲斯大學該項目的博士生特拉維斯·貝克表示。"但我們確實證明，利用超導技術構建我們真正受量子限制的雷射是可能的。這是目前最好的量子計算機中使用的相同技術，我們提議的設備可能在這個領域有應用。

"我們的工作提出了許多有趣的問題，比如它能否允許更節能的雷射器，"懷斯曼教授說。這也是一個很大的好處，所以我們希望能夠在未來對此進行調查。