在自由空間中的兩個光子之間不相互作用，光波彼此擦身而過不會相互影響。然而，對于量子技術的許多應用，光子之間的相互作用卻至關重要。奧地利維也納理工大學的一個科學家團隊現(xiàn)成功在兩個單光子之間建立起強大的相互作用，朝著輕拍校驗(tap-proof)量子通道或建立光學邏輯門發(fā)送信息邁出了重要一步。該研究成果發(fā)表在最新一期的《自然·光子學》雜志上。
這次研究人員建造成只有兩個光子之間的強相互作用系統(tǒng)。這種相互作用是如此強烈，以至于光子的相位發(fā)生了180度的改變。該大學原子和亞原子物理研究所阿諾教授說：“它像一個鐘擺，實際上應該向左擺動，但由于第二擺耦合，向右波動。這個擺蕩不會出現(xiàn)更極端的變化。我們實現(xiàn)了最小光強的最大相互作用。”
據(jù)物理學家組織網(wǎng)11月3日(北京時間)報道，為了促其成為可能，光子開始了一場“不太可能”的旅程。極小的超薄玻璃纖維被連接到一個像細小瓶子一樣的光諧振器里，以使光線能夠部分進入其中，循環(huán)往復，再回到玻璃纖維。這種迂回通過諧振器導致光子被倒相。
當一個銣原子被接入諧振器，該系統(tǒng)將發(fā)生巨大的變化。由于銣原子的存在，幾乎沒有任何的光進入諧振器，那么光子的振蕩階段不能倒相。
阿諾說：“然而當兩個光子同時到達，事情發(fā)生變化。原子是一個可飽和吸收體，光子被原子用很短的時間吸收，然后被釋放到諧振器。在這段時間里，它不能吸收任何其他光子。如果兩個光子同時到達，只有一個可以被吸收，而另一個仍然可以相位轉移。”
從量子力學的角度來看，兩個光子沒有區(qū)別。它們只能被理解為一個共同的波狀物體，在同一時間位于諧振器和玻璃纖維。沒有人能分清它們哪個是被吸收和哪個過去了。當在同一時間擊中諧振器，它們兩個一起經(jīng)歷了180度的相移。兩個相互作用的光子同時到達顯示出與單光子完全不同的行為。
阿諾說：“這樣可以創(chuàng)造一個糾纏光子狀態(tài)。這個狀態(tài)在所有量子光學的領域是被要求的，即在量子傳送，或者可能被用于量子計算的光晶體管。”
新系統(tǒng)的一大優(yōu)勢體現(xiàn)在，其是基于現(xiàn)有通訊領域的玻璃纖維技術，納米玻璃纖維和瓶諧振器與現(xiàn)有技術完全兼容。創(chuàng)造出強大的光子相互作用，是朝著輕拍校驗數(shù)據(jù)傳輸?shù)娜蛄孔有畔⒕W(wǎng)絡邁出的重要一步。
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