达姆施塔特技术大学 信用:Pixabay/CC0公共域 你如何阻止比其他任何东西都快的东西，无形的，本质上总是在运动的东西？由物理学家Dr
Thorsten Peters和Thomas Halfmann教授正在做一件看似不可能的事情:让光停止几分之一秒
然后，他们按下按钮，让光脉冲继续它的旅程，结束中途停留
研究人员甚至阻止了单个的光粒子
听起来像是物理噱头的东西可能对未来的应用有用
所谓的量子技术试图将量子物理的奇异效应用于更快的计算机、更精确的传感器和防虫通信
光子在量子技术中被用作信息载体，在这方面起着决定性的作用
为此，举例来说，物理学家需要按下按钮就能发出单个光子的光源
为了处理存储在光粒子上的信息，单个光子之间的相互作用也很重要，而它们通常不会相互作用
例如，在未来的量子计算机中，光子必须将它们的信息传递给原子，反之亦然
为了这个目的，这两种粒子之间的相互作用必须被加强，这是由达姆施塔特研究小组阻止的光子可能实现的
这个紧急停车灯是怎么工作的？一段时间以来，冻结光子并根据命令重新发射光子已经成为可能
然而，当它们停止时，光子就不存在了
它们被原子云吞噬，原子云呈现出所谓的激发态，并将光子存储为信息
只有在接收到信号后，激发才变回光子，然后继续
达姆施塔特的研究人员正在以类似的方式进行研究，但有一个关键的区别:他们的光子实际上被保存了下来
光实际上是静止的
该团队使用一种特殊的玻璃纤维，中间有一个直径不到万分之一毫米的中空通道
这种纤维的核心周围有多孔结构，可以阻挡光线
这导致激光束集中在中空通道的中心
它的横截面缩小到大约千分之一毫米
研究人员利用光束作为一种原子陷阱
他们将铷原子引入中空纤维，由于电磁力的作用，铷原子集中在激光束的中心
然后，研究人员将他们想阻止的光子送入通道
粗略地说，光子被引导到中空纤维两侧的两个额外的激光束完全停止
打个比方，它们像两个来回踢球的足球运动员一样把光子夹在中间
正如托尔斯滕·彼得斯所解释的，“它也类似于一个房间，光线在两个镜子之间来回投射。”
“只是没有镜子
“TU-team是第一个用这种方法在如此狭窄的毛细管中成功减缓光子速度的团队，这并不容易
被称为双折射的光学特性使它变得极其复杂
该团队能够通过费力的双折射分析来改进他们的方法，使阻止单个光子成为可能
但是仅仅停止光本身并不能满足他们自己
“我们的目标，”彼得斯说，“是让光子与原子的相互作用比平时更强
“特别是，两个轻粒子应该有可能同时与一个原子相互作用，这将产生一种有用的现象，在物理学中称为非线性光学，其中光子穿透介质，如特殊的晶体
当两个光子同时撞击晶体中的一个原子时，它们会相互作用，从而改变频率，即
e
光的颜色
举例来说，新的频率可以是被发送进来的光子的频率之和
这种效果有许多技术应用，例如在激光指示器中
这种方法有一个缺点:需要高强度激光来保证足够多的光子对同时撞击介质中的原子
“另一方面，用我们的方法，”彼得斯说，“弱光强度可能就足够了
“这是可能的，因为原子被限制在与空心光纤中的激光束相同的狭窄区域内，从而使光和原子云之间的接触最大化
因此，即使光强很低，两个光子同时击中一个原子的概率也相对较高
因此，同样的技术技巧使得阻止光子成为可能，也应该创造一种非线性光学的新方法
达姆施塔特团队对如何应用他的新流程有更多想法
其中之一涉及单光子的可切换光源
另一种方法是制造光子晶体
晶体通常由排列成绝对规则网格的原子组成，类似于层状球体
大量停止的光子也可以形成有序的网格
“我们可以用它来模拟固体，”彼得斯说
固体材料物理学是一个活跃的研究领域
理论模型在研究中被用来获得对它们更好的理解——通常是通过计算机模拟
但是这些模型太复杂了，以至于很快就淹没了计算机
因此，研究人员正在寻找其他方法来模仿晶体
一个由光子构成的模拟固体将是实现这一目的的一种方式
“我们将继续在这方面努力，”彼得斯说
这位物理学家认为，与其他研究小组的合作是成功的关键
该团队在EU-资助的项目框架内，与台湾和保加利亚的团队合作完成了目前的工作
工业伙伴也参与了该研究项目，其目标是开发光与物质相互作用的创新技术
“交流非常活跃，”彼得斯高兴地说
接下来的成功不会持续很久
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