一个国际物理学家团队首次成功地操纵了彼此之间有很强关系的少量光粒子（称为光子）。

　　这听起来可能有点晦涩难懂，但这是量子领域的一项根本性突破，可能会带来我们目前甚至无法梦想的技术。想象一下激光，但具有量子灵敏度，用于医学成像。

　　“这为操纵我们所谓的‘量子光’打开了大门，”悉尼大学的物理学家 Sahand Mahmoodian 说。

　　“这一基础科学为量子增强测量技术和光子量子计算的进步开辟了道路。”

　　虽然物理学家在控制量子纠缠原子方面做得非常好，但事实证明，用光实现同样的事情要困难得多。

　　在这项新实验中，来自悉尼大学和瑞士巴塞尔大学的一个团队在量子点（人工创建的原子）上同时发射了一个光子和一对束缚光子，并可以测量光子之间的直接时间延迟单独和那些被绑定的。

　　我们建造的设备在光子之间引起了如此强烈的相互作用，以至于我们能够观察到一个光子与它相互作用的光子与两个光子之间的差异，”巴塞尔大学的共同主要作者、物理学家 Natasha Tomm说。

　　“我们观察到，与两个光子相比，一个光子的延迟时间更长。通过这种非常强烈的光子-光子相互作用，两个光子以所谓的双光子束缚态的形式纠缠在一起。”

　　他们使用受激发射建立了这种束缚态——阿尔伯特·爱因斯坦于 1916 年首次描述的一种现象，构成了现代激光器的基础。（有趣的事实：激光代表受激辐射光放大。）

　　在激光器内部，电流或光源用于激发光学材料（如玻璃或水晶）原子内的电子。

　　这种兴奋使电子在原子核中沿着轨道向上运动。当它们回到正常状态时，它们会以光子的形式释放能量。这些是“受激”辐射，这个过程意味着所有生成的照片都具有相同的波长，这与普通白光不同，普通白光是不同频率（颜色）的混合。

　　然后使用一面镜子将新旧光子反射回原子，从而刺激产生更多相同的光子。

　　这些光子一致移动，以相同的速度和方向行进，并不断累积，直到最终它们越过反射镜和光学介质，并以完美同步的光束形式自由爆炸，这种光束可以在远距离保持清晰聚焦。

　　当您按下激光指示器上的按钮时，所有这一切都在几毫秒内发生（感谢爱因斯坦）。

　　光与物质之间这种很酷的相互作用是各种令人难以置信的技术的基础，例如 GPS、计算机、医学成像和全球通信网络。就连2015 年首次探测到引力波 的激光干涉仪引力波天文台 LIGO 也是以激光为基础的。

　　但是所有这些技术仍然需要大量的光子，这限制了它们的灵敏度。

　　新的突破现在已经实现了对单个光子以及来自单个原子的小组光子的受激发射和检测，导致它们变得强相关——换句话说，“量子光”。这是向前迈出的一大步。

　　通过证明我们可以识别和操纵光子束缚态，我们朝着将量子光用于实际用途迈出了重要的第一步，” Mahmoodian 说。

　　她解释说，接下来的步骤是使用这种方法来生成可以制造更好的量子计算机的光态。

　　“这个实验很漂亮，不仅因为它验证了一个基本效应——受激发射——在其极限，而且它也代表了向高级应用迈出的巨大技术进步，” Tomm 补充道。

　　“我们可以应用相同的原理来开发更高效的设备，为我们提供光子束缚态。这对于广泛领域的应用非常有前途：从生物学到先进制造和量子信息处理。”

　　该研究已发表在《自然物理学》上。