光子，即光的基本粒子，具有许多有趣的特性，如它们不会相互碰撞。但这并没有阻止物理学家们进行尝试。芝加哥大学物理学家们现在提出了一种新的、高度灵活的方法，使光子的行为更像构成物质的粒子。
它可能不会给我们带来光剑，但让光子碰撞仍然可以带来一些奇妙的技术。让没有质量的光粒子认识到彼此存在的诀窍是，让它们在原子的范围内相遇，并将光子的特性与电子特性结合起来。
科学家已经在实验室里研究这些相互作用好几年了。电子-光子的伙伴关系形成了一种称为极化子的“混合”准粒子。或者，如果你更喜欢你的科学，带着一点异想天开的魔力。无论你想怎么称呼它们，拥有类似于光的特性可以让极化子在空间中快速移动，而它们的原子环境决定了它们如何相互作用，给了它们两个世界中最好的东西。低质量、类似光子的粒子在计算和加密通信方面有着巨大潜力，因此物理学家们热衷于更好地控制它们。
芝加哥大学的物理学家洛根·克拉克说：但我们遇到了一个问题，因为光子只与电子轨道处于非常特殊能量的原子相互作用。被限制只能在有限的能量下使用电子，就像一个元音键盘一样有用。如果希望它们具有广泛的应用程序范围，那么拥有更多相互作用是有帮助的。科学家们已经在研究如何利用量子物理学的一种奇特之处来操纵原子能水平的复杂性，这种奇特之处是，只要给予适当的震动，电子轨道就会分裂成多个副本。
研究人员一直把复制看作是一种副作用，而不是目标，但这一次，摇动电子的具体意图是复制。让一个粒子以正确的量子方式振动需要Floquet工程应用，Floquet工程的历史根源是对电磁场进行精心定时修补。研究团队使用激光推动激发态铷原子中的电子，使它们发出嗡嗡声，从而有效地改变了原子的光谱。通常原子不喜欢改变它们的条纹，例如，无论氢在宇宙的哪个位置，它都会发出相同的光谱：能帮助我们识别它和其他遥远的空间元素。
但是通过正确地提取铷的电子轨道，物理学家可以改变它们的轨道。把激光调到合适的位置，然后给它们一个震动，每个轨道都会产生一些新的能级。接下来的问题是将光子与在多个层面上运行的克隆电子轨道结合起来，从而在准粒子上产生一种变化，研究人员将这种准粒子称为Floquet极化子。与其他极化子不同的是，它们存在于一个可以更好地定制的空间中，可以通过简单地调节它们周围的频率来控制。
Floquet polaritons充满了惊喜，科学家仍然在继续更好地研究他们。不过，下一个任务是利用这些相互碰撞的光子制造光的拓扑‘流体’，这将是一个非常激动人心的时刻。使用Floquet工程来匹配来自不同来源的彩虹光，几乎肯定会有助于量子技术的发展，更不用说提供研究光与物质相互作用的新方法了。极化子可能不再是科幻小说中的固体光束，但无论如何，它们可能照亮未来。
网友评论