作者:芝加哥大学艾米丽·艾什福德
信用:CC0公共领域
光子是许多下一代量子技术的基础，包括超安全量子通信和可能改变游戏规则的量子计算机
这是因为这些轻粒子可以纠缠在一起或者叠加在一起——这两种量子态使得量子技术成为可能
但是为了创造这些状态，研究人员需要处理非常非经典的光，这些光只有少量的光子，甚至只有一个光子
这可能是一项艰巨的任务，需要复杂的设置，因为典型的光源(如激光)产生的状态总是有可能产生大量光子
芝加哥大学普利兹克分子工程学院(PME)的理论家们开发了一种新的方案，将单个光子捕获在空腔中
它们的机制允许两个光源在相消干涉抵消两个光源之前将选定数量的光子发射到一个腔中，实质上形成了一堵“墙”，阻止更多的光子进入
这种新的机制可以提供一种更简单的方法来创造量子光，而不需要使用通常需要的复杂材料和系统
由教授领导的这项研究
《一个有研究生安德鲁·林根费尔特和大卫·罗伯兹的秘书》一书于11月出版
26人在科学进展
形成一堵“干扰墙” 用于在腔中俘获单个光子的典型系统包括使用具有极大光学非线性的材料，这迫使腔中的光子彼此强烈相互作用
在这样的系统中，即使只增加一个光子，谐振腔的共振频率也会发生强烈的偏移
如果一个人将激光照射到空腔上，一个光子可以进入，但第二个光子不行(因为第一个光子产生了频移)
这种机制的问题是它需要非常大的光学非线性和非常低的耗散，这种组合在大多数平台中即使不是不可能也是非常困难的
该系统由科勒的研究团队提出，使用两种不同的光源同时将光子发射到非线性非常弱的空腔中(对于传统的工作方法来说太弱了)
仔细调谐后，一旦选定数量的光子在腔中被捕获，这些光源就会通过相消干涉相互抵消，从而形成一堵“墙”，阻挡光子
潜在的应用范围很广
以这种方式使用相消干涉意味着该系统不必使用特殊的光学非线性材料，这为几种不同的平台打开了大门，包括作为量子模拟的工具
这个基本机制也可以应用于各种电磁辐射，而不仅仅是可见光
一个令人兴奋的可能性是用它来产生和控制超导电路中的微波频率光子
这可能会带来储存和处理量子信息的新方法
职员小组目前正与实验学家合作，以实现这一计划
他和他的合作者甚至将该系统视为纠缠光子的一种潜在方式，在这种系统中，对一个光子的观察会自动提供与其纠缠的光子的信息，无论它们相距多远
“我们认为这个方案可以在很多不同的系统中运行，”科员说
“如果你不需要特殊的材料，这真的会扩大基于光的量子技术的潜力
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