隨著不斷推進實現(xiàn)更快的計算機、防竊聽通信和更好的汽車傳感器，量子計算技術(shù)將可能像計算機和互聯(lián)網(wǎng)一樣徹底改變?nèi)祟惿?。全球?qū)＜叶荚趪L試將基礎(chǔ)研究的成果應(yīng)用到量子技術(shù)中。為此，研究人員通常需要具有定制特性的單個粒子，例如光子，即光的基本粒子。
       然而獲得單個粒子的過程非常復(fù)雜。在近日發(fā)表在期刊《Science》上的一項研究中，研究人員提出了一種新方法，可以同時生成兩個成對的單個粒子。

電子顯微鏡中的基礎(chǔ)量子物理學(xué)
       據(jù)外媒報道，由德國哥廷根（G?ttingen）馬克斯普朗克研究所（Max Planck Institute，MPI）多學(xué)科科學(xué)研究所、哥廷根大學(xué)（University of G?ttingen）和瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院（Federal Institute of Technology in Lausanne，EPFL）組成的國際團隊成功在電子顯微鏡中耦合了單個自由電子和光子。在實驗中，來自電子顯微鏡的光束穿過了由瑞士團隊制造的集成光學(xué)芯片。該芯片由一個光纖耦合器和一個環(huán)形諧振器組成，其中諧振器通過將移動的光子保持在圓形路徑上來存儲光。

圖片來源：MPI

       MPI科學(xué)家、該研究的第一作者之一Armin Feist表示：“當(dāng)一個電子在最初空的諧振器上散射時，就會產(chǎn)生一個光子。在這個過程中，電子失去了光子所需的能量，而光子幾乎需要從諧振器中的虛無中產(chǎn)生。結(jié)果，這兩個粒子通過它們的相互作用耦合并形成一對?！蓖ㄟ^改進的測量方法，物理學(xué)家可以精確地檢測到所涉及的單個粒子及其同步表現(xiàn)。

具有自由電子的未來量子技術(shù)
       MPI博士候選人、研究的第一作者Germaine Arend表示：“憑借電子-光子對，我們只需要測量一個粒子即可獲得有關(guān)第二個粒子的能量含量和時間外觀的信息?！币虼搜芯咳藛T可以在實驗中使用一個量子粒子，同時通過檢測另一個粒子來確認它的存在，即所謂的先驅(qū)方案。對于量子技術(shù)中的許多應(yīng)用來說，這樣的特性非常必要。
       EPFL教授Tobias Kippenberg補充說：“我們第一次將自由電子帶入了量子信息科學(xué)。更廣泛地說，使用集成光子學(xué)耦合自由電子和光可以為新型混合量子技術(shù)開辟道路。”

（轉(zhuǎn)載）