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研究人员在光子与原子之间形成超强耦合

ITMO大学的研究人员证明,单个原子可以转化为极化子-量子粒子,是物质和光的混合物,并通过光纤传输。在这种新的物质状态下,光子和原子首次形成超强耦合。这项研究的结果可用于控制光和物质的性质并创建量子记忆。该论文发表在《物理评论快报》上。

当金属在快速冷却过程中进入超导状态时,可以通过化学方法将其与其他物质混合,或通过物理方式改变材料的特性。ITMO大学的物理学家以相对较新的方式进行了类似的转换-通过使用光并使物质经受高强度光束或为原子与光子之间的超强耦合创造条件,从而产生了称为极化子的新粒子。

为超强耦合提供条件的最常用方法是使用光学谐振器。这些谐振器允许光进入,但不容易让光子离开。它们从谐振器的内壁反复反射,不断与内部原子相互作用。因此,在被光子轰击后,原子与它们形成超强键,从而促进了准粒子的产生。

“这种方法的局限性之一是极化子只能在光源不断存在的情况下形成。这意味着当我们关闭光源时,所有新获得的特性都将返回其初始状态。此外,不止一个原子可以安装在谐振器内部,这会对结果产生负面影响。” ITMO物理与工程学院教授Ivan Iorsh解释说。

作为俄罗斯科学基金会支持的项目的一部分,ITMO大学的研究人员首先找到了一种在光与物质之间提供更强交流的方法,其次,它使整个原子阵列受到光的照射。例如,他们证明了使用波导(光纤)代替谐振器是改变物质状态的一种更有前途的方法。

主要原理成立,但是原子在波导中而不是在谐振器中受到光子的作用。然而,在该系统中,耦合是如此牢固,以至于即使不使用外部照明也可以实现期望的效果。ITMO物理学家展示的超强耦合状态部分解决了量子内存问题-不稳定。

“量子内存可确保所存储信息的高度安全性,但仍然相对脆弱。当您尝试以这种方式读取已保护的数据时,可能会丢失它。极化子很有趣,因为光子使光子成为存储信息单位的理想之选。 “原子称为量子位”,而原子确保它们可以与其他准粒子键合并为我们提供更多控制它们的机会。因此,通过获得长寿命的准粒子,我们可以提高整个量子系统的弹性。”

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