雷根斯堡大学 用一片虚拟光子(蓝色)装饰的电子波函数(红色和黄色)的艺术描绘
耦合的极快失活将这些光子从电子上剥离，揭示了深-强光-物质耦合量子态原本无法达到的性质
信用:J
mornh weg(2020)
来自德国和法国的一个国际研究小组创造了这样的结构，其中光场与电子的相互作用如此强烈，以至于量子真空本身被显著改变
利用极短的光脉冲，他们中断这种耦合的速度比真空波动的时间尺度要快得多，并观察到发射的电磁场发出有趣的铃声，表明真空状态的崩溃
他们的主要成就可以提高我们对虚无本质的理解——空间本身的真空，为光子学利用真空波动铺平道路
该结果发表在最新一期的《自然光子学》上
量子力学的一个关键见解是绝对虚无，一个希腊哲学家已经讨论过的概念，在现实中是找不到的
恰恰相反，量子场论表明，看似空白的空间被光场和物质场的波动所填满，导致光子和大质量粒子的不断出现和消失
在量子力学的创立时期，海森堡测不准原理的这些后果往往没有得到太多重视
然而，现代物理学越来越多地发现我们的宇宙是如何被物理场的波动塑造的，这不仅导致原子谱线的微小移动，而且可能导致黑洞的蒸发，并最终导致宇宙的大规模结构，这种结构形成于大爆炸之后的膨胀期
然而，迄今为止，以相关的时间精度在实验室规模上控制这些波动仍然极具挑战性
教授周围的研究人员
医生
克里斯托弗·兰格教授
医生
多米尼克·布吉德和教授
医生
鲁珀特·胡贝尔(雷根斯堡大学物理系)以及教授
医生
克里斯蒂亚诺·丘蒂(巴黎大学)现在已经朝着控制强烈增强的真空波动迈出了一大步，其速度比典型的虚拟光子时标快得多
为此，他们创造了一种特殊的半导体结构，在这种结构中，电子非常强烈地耦合到为所谓的太赫兹光谱范围设计的微型天线的光场中
结果，光和物质场的真空波动参与了相互作用，极大地增加了虚拟光子的存在——即使在完全黑暗的情况下
向前迈出的关键一步是实现功能，以极快的速度关闭这种耦合
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学生迈克·哈尔布伯解释道
“我们很高兴第一个数据显示关闭工作得非常好
但是当高级实验显示开关过程中光场发生了有趣的、意想不到的振荡时，我们非常激动
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学生约书亚·莫尔亨韦格补充道
研究人员用定制切割理论分析了坍塌的量子真空的这种振荡，发现这种转换只发生在十分之一万亿分之一秒内——比一个虚拟光子的振荡周期快十多倍
自定义量子真空态的关键成就包括记录的虚拟光子数，以及微弱零点波动的亚周期控制，为未来的研究提供了前所未有的灵活性
紧接着的下一步，该团队将寻找虚拟光子在设计的量子真空转换过程中出现的直接证据
然而，这一研究理念的范围很可能会进一步扩大
“对现有概念，如腔量子化学、腔控输运或真空修正超导性，实施真空场的亚周期控制，可能会从质的方面揭示关于真空场和物质相互作用的新信息，”教授说
兰格说
未来的实验可能不仅解决真空波动的本质，而且提供控制化学反应或超导电流的可能性，仅仅通过在最短的相关时间尺度上切换真空场
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