科學家創造新固體光形式
北京時間9月29日消息，英國每日郵報報道，近日科學家意外發現了一種完全新的物質形式，它的工作方式與電影《星球大戰》里的光劍相類似。
一組物理學家正在研究光子并試圖將這些粒子結合形成分子。據他們表示，這種分子的特性類似于光劍，主要是通過移動固體里的光粒子，這與任何已知的物質都不相似。這項結果是由美國哈佛大學物理學教授米哈伊爾·盧金（Mikhail Lukin）和麻省理工學院的物理學家教授弗拉丹·盧勒狄克（Vladan Vuletic）教授發現的，他們當時正視圖沖擊光子穿透銣原子云。這項發現被發表在期刊《自然》上。
隨著光子進入電子云，盧金說道，它的能量激活了沿途的原子，導致光子的速度驟降。隨著光子繼續穿透電子云，能量在不同原子間切換，最終與光子一起離開電子云。“這與玻璃杯里光折射是相同的效應。”盧金解釋道。“當光進入水里，它將部分能量傳遞給媒介，在水里光和物質結合在一起，但當前者離開時，它仍然還是光。”
“而現在這個過程非常相似但更加極端——光速被極大的減慢，大量能量在折射過程中丟失。”當科學家同時發送一個以上光子時，他們注意到粒子會堆積在一起形成分子。
哈佛大學和麻省理工學院的科學家聲稱他們創造的物質是目前為止純粹理論上存在的，且它與幾十年來普遍接受的有關光的本質背道而馳。光子被描述為無質量的粒子，它不會相互發生作用。將兩束激光束相互照射，它們只會單純的經過彼此。“光分子的特性并不像傳統的激光，而是更類似于光劍。將它與光劍相比擬并不是特別恰當，”盧金說道。“當這些光子相互作用，它們會彼此推擠并偏移。這些分子之間產生的物理學更類似于我們在電影里所看到的。”
事實上，科學家所目擊的這種現象是名為“里德伯封鎖”(Rydberg blockade)的效應。這種效應描述了被（例如，路經的光子）激活的原子的臨近原子并不會被激活到與最初原子相同的程度。實際上，這種效應意味著當兩個光子進入原子云里，第一個光子會激活原子，但在第二個原子能夠激活臨近原子之前它就已經向前繼續移動。產生的結果便是兩個原子互相推拉穿過整個電子云，它們的能量從一個原子傳遞到下一個。
雖然這種效應非常罕見，但它的確存在某些實際應用。“它或可能有助于我們現在進行的研究，成為攜帶量子信息最可能的方式。”盧金說道。“盡管唯一的不利條件是光子之間并不會發生相互作用。”為了建造量子計算機，研究人員需要建立一個能夠保存量子信息的系統，并利用量子邏輯運算處理這些信息。
然而，目前面臨的挑戰是，量子邏輯需要單個量子之間的相互作用，使得量子系統能夠相互切換進行信息處理。“我們演示的這個過程證明我們是能實現這一點的。”盧金說道。“在我們進行有用、實際的量子轉換或者光激性邏輯門之前，我們必須提高性能，目前仍處于概念驗證階段，但這是非常重要的一步。”
這一系統甚至可以用于經典計算，盧金說道，尤其是考慮到芯片制造商面臨的功率損耗問題。不少公司正在試圖研發依靠光學路由器的系統，將光信號轉換為電信號，然而這些系統也面臨自身的障礙。盧金認為這些系統有朝一日或可純粹利用光創造復雜的三維結構，例如晶體。“它們具體的應用目前我們還不清楚，但這是一種新的物質形態，因此我們希望隨著不斷調查這些光分子的特性，新的應用領域會逐漸出現。”