斯坦福大学 信用:Pixabay/CC0公共域 任何一个小学理科生学到的第一课都是白光根本不是白色的，而是许多光子的合成物，这些组成光的小能量滴来自彩虹的每一种颜色——红色、橙色、黄色、绿色、蓝色、靛蓝色、紫色
现在，斯坦福大学的研究人员开发了一种光学设备，允许工程师改变和微调光流中每一个单独光子的频率，几乎可以得到他们想要的任何颜色混合
这一结果发表在4月23日的《自然通讯》杂志上，它是一种新的光子架构，可以改变从数字通信和人工智能到尖端量子计算等领域
斯坦福大学电气工程教授、该论文的资深作者范善辉说:“这种强大的新工具让工程师们获得了某种程度的控制权，这在以前是不可能的。”
三叶草效应 这种结构由一根低损耗的电线组成，用于传输光子流，光子流就像繁忙的高速公路上的许多汽车一样经过
光子然后进入一系列的环，就像公路立交桥的下坡道
每个环都有一个调制器，可以转换通过的光子的频率——我们眼睛看到的颜色频率
可以根据需要设置任意数量的振铃，工程师可以精细控制调制器来调节所需的频率转换
研究人员设想的应用包括用于人工智能的光学神经网络，该网络使用光而不是电子来执行神经计算
实现光学神经网络的现有方法实际上并不改变光子的频率，而是简单地重新路由单个频率的光子
研究人员说，通过频率操纵进行这种神经计算可以导致更紧凑的设备
范实验室的博士后学者、该论文的第二作者阿维克·杜特(Avik Dutt)说:“我们的设备与现有方法相比有很大的不同，占地面积小，但提供了巨大的新工程灵活性。”
看到光 光子的颜色是由光子共振的频率决定的，而共振频率又是光子波长的一个因素
红色光子的频率相对较低，波长约为650纳米
在光谱的另一端，蓝光的频率快得多，波长约为450纳米
一个简单的转换可能包括将一个光子从500纳米的频率移动到，比如说，510纳米——或者，正如人眼所记录的，从青色到绿色的变化
斯坦福团队架构的力量在于，它可以执行这些简单的转换，但也可以通过精细的控制来执行更复杂的转换
为了进一步解释，范提供了一个入射光流的例子，其中20%的光子在500纳米范围内，80%在510纳米范围内
使用这种新设备，工程师可以在500纳米时将这一比例微调到73%，在510纳米时微调到27%，如果需要的话，同时保持光子总数不变
或者这个比例可以是37%到63%
这种设定比率的能力使这种设备新颖而有前途
此外，在量子世界中，单个光子可以有多种颜色
在这种情况下，新设备实际上允许改变单个光子不同颜色的比例
“我们说这种设备允许‘任意’转换，但这并不意味着‘随机’，”研究期间在范的实验室里读研究生的·布迪拉吉说，他是这篇论文的第一作者，现在在现实实验室工作
“相反，我们的意思是，我们可以实现工程师要求的任何线性转换
这里有大量的工程控制
" “它非常通用
工程师可以非常精确地控制频率和比例，各种各样的转换是可能的，”范补充说
“它让工程师掌握了新的权力
他们将如何使用它取决于他们自己
"
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