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光子-光子极化子:绿树林的故事当两个光子耦合时出现的有趣粒子

物理学 2021-11-14 23:58:32

巴斯大学维多利亚·达莱西奥 微谐振器中的光子-光子极化子

学分:巴斯大学 英国巴斯大学的科学家发现了一种将两种不同颜色的光子结合在一起的方法,为量子电动力学——描述光和物质如何相互作用的科学领域——的重要进展铺平了道路

随着时间的推移,该团队的发现可能会影响光学和量子通信的发展,以及频率、时间和距离的精确测量

苹果和wave:它们都有质量 从树上掉下来的苹果有速度和质量,这两者加在一起给了它动量

来自运动的“苹果能量”取决于水果的动量和质量

大多数人发现动量和能量(以及质量)的概念与固体物体联系在一起时很容易理解

但是非物质物体,如光波(从阳光到激光辐射的一切)也有质量的想法令许多人感到惊讶

然而,在物理学家中,这是众所周知的事实

这种明显矛盾的观点认为波有质量,这标志着量子物理和物理世界走到了一起

波粒二象性是由法国物理学家路易·德布罗意于1924年提出的,它是一个强有力的概念,描述了每个粒子或量子实体如何被描述为粒子或波

已经发现了许多所谓的准粒子,它们结合了两种不同类型的物质粒子,或者结合到物质粒子上的光波

外来准粒子包括声子、等离子体、磁振子和极化子

巴斯的物理学家团队现在已经报道了一种制造准粒子的方法,这种准粒子将两种不同颜色的光粒子结合在一起

他们将这些构造命名为光子-光子极化子

探测光子-光子极化子 由于相对较新的高质量微型谐振器的发展,发现和操纵光子的机会成为可能

对于光来说,微型谐振器就像一个微型跑道,光子绕着内部结构盘旋

光子-光子在离开微谐振器的光中留下的特征可以与奥特勒-汤斯效应联系起来,这是量子理论中描述强光子-原子相互作用的一种特殊现象

为了在微型谐振器中实现这种效果,激光器被调谐到特定的共振频率,在该频率下光子被吸收,但是没有共振吸收发生

相反,光子-光子相互作用构成了两个不同于旧共振频率的新共振频率

巴斯研究中出现的一个重要特征是,微型谐振器提供了一整套分裂共振,其中每个光子-光子对显示出自己的动量和能量,允许研究人员应用准粒子概念并计算质量

根据研究人员的预测,光子比电子轻1000多倍

领导这项研究的物理学家德米特里·斯克里宾教授说:“我们现在有一种情况,微型谐振器——是毫米级的物体——表现得像巨型原子

人造原子的概念在超导电路中微波的量子电动力学中正在迅速获得进展,而在这里,我们正在光学频率范围内寻找类似的机会

“光子的质量很小,这可能导致光和流体之间许多重要类比的进一步发展,在这些类比中,已经使用了其他种类的准粒子

" 公共卫生

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参与该项目的学生弗拉德·潘克拉托夫说:“经过一年的模型运行和数据收集,这些发现对我们来说是令人难以置信的兴奋

我们的结果的潜在应用是太比特和量子光通信方案,以及精密测量领域

" 论文“χ(2)微谐振器中的光子-光子极化子”发表在《物理评论研究》上

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