绘制有助于量子设备设计的原子和光子之间的相互作用的映射函数

你有没有想过你是如何看到这个世界的？人的视觉是和光中的光子相关联的，它是能量的数据包，可以与你正在看的原子或分子相互作用。一些光子在到达你眼睛时会被反射掉。其它的光子会被吸收。其中主要的决定因素是光子的能量，它的颜色。

[attachment=74394]

　　但如果仔细观察光遇到物质时的那一刻的情形，我们可能会发现更多细节。在新加坡国立大学的量子科技研究中心（CQT）的科学家们已经表明，光子的形态也会对一个单原子吸收光子的情况产生影响。

　　我们不经常想到光子在时间和空间中传播时，具有一个形状，但在这个实验中，一些光子的形态会有四米长。Christian Kurtsiefer是CQT的首席研究员，和他的团队一起已经学会了如何高精确度地定义这些光子的形状。

　　这一研究，已发表在近期的《自然通讯》杂志上，研究团队利用铷原子和红外光子进行这项研究工作。他们一次把一个光子照射到一个原子上。

　　“我们的实验能够观察到光与物质之间最基本的相互作用情况”Victor Leong说，他的这一工作完成了他的博士学位。

　　一个四米长的光子大约需要13纳秒通过原子。每次一个光子会被发送到原子上，研究团队进行观察，看看原子是否被激发。通过注意激发时间，并收集它们，研究人员可以映射出原子吸收光子时间的一个概率函数。

　　该研究小组测试了两种不同光子的形状，一个在亮度上升，另一个在衰减。对超过1500小时的测量表明，数以百万计的一个铷原子吸收一个光子的类型是具有4%的总体概率。然而，当研究小组在纳米时间尺度内观察这一过程时，他们发现在每一时刻吸收的概率取决于光子的形状。

　　研究人员发现，从原子的角度看，如果光子的到达目的地，然后闪亮地结束，此时激发的峰值的概率相比到达明亮期前有一个衰落的尾巴的情形要高50%以上。

　　研究人员预期原子可能更喜欢吸收上升的光子。这是因为当一个被激发的原子衰变时发生的情形。然后，原子会排出一个衰减的光子。想象一下，在这一过程中，这一函数方程式表明，它应该看起来一样，原子将达到与上升的亮度。“我们的光子形状的选择是符合量子力学上的时间对称性的，”论文的共同作者 Matthias Steiner说。

　　该工作还建立了对依赖于光物质相互作用的技术的理解。还提供了一些有关量子技术的应用前景的建议，如通信网络，传感器和计算机相关应用的建议，一个光子通过吸收写入到一个原子的信息。光子把原子激发到一个激发态。要建立可靠的设备，科学家们将需要控制其相互作用。“你只能设计出你所理解的东西，”论文的共同作者Alessandro Cerè说。

查看本帖完整版本: [-- 绘制有助于量子设备设计的原子和光子之间的相互作用的映射函数 --] [-- top --]