從0到1！科學家首次成功操縱「量子光」，實現基礎科學重大突破？*

《自然·物理》雜志3月20日發表了一篇論文，一個國際科學家團隊首次成功操縱了彼此關聯的光子，這是量子領域的一個重大突破，可能會帶來我們目前甚至無法想象的技術，例如利用光量子來制造更好的量子計算機。

這個團隊來自瑞士巴塞爾大學、澳大利亞悉尼大學和德國波鴻魯爾大學等機構，科學家們制造了一個設備，可以向一個量子點（一個人工創造的原子）同時發射一個單光子和一對束縛光子，并誘發了強烈的相互作用，可以測量出單光子和束縛光子之間的直接時間延遲。
這台設備是利用受激發射來建立光子的束縛態的，受激發射我們并不陌生，這是愛因斯坦1916年首次描述的。

光的發射過程分兩種，一種是沒有外來光子時，處于高能級的電子自發向低能級躍遷，發射一個光子，這叫自發躍遷。
另一種是處于高能級的電子受到光子激發，躍遷至低能級并輻射一個完全相同的光子，這叫受激發射躍遷。
受激輻射和自發輻射的最大區別，就是受激發光的相位、偏振方向和傳播方向與激發光完全相同，激光就是根據這個原理來的。
所以你就可以知道了，受激發射已經是一種「古老」的技術了，畢竟激光已經發明那麼多年了。
然而激光是利用鏡子不斷反射激發更多光子，最終形成一束完美同步，可以在很遠距離上聚焦的光線，這意味著所有激光都包含著大量的光子。

而科學家們這次的重大突破，就是實現了對單個光子及來自單個原子的小群光子的受激發射和探測，并導致它們強相關，從而形成了「量子光」。
在實驗中科學家們發現，單光子、雙光子和三光子束縛態會產生不同的時間延遲，單光子的時間延遲最長，光子數越多就越短。

科學家們認為這是一個巨大的進步，證明他們已經可以識別和操縱光子的束縛態，并向實際利用量子光邁出了至關重要的第一步。這又是一個從0到1的巨大突破嗎？
論文作者、悉尼大學物理學家薩漢德·馬哈茂德（Sahand Mahmoodian）說，這打開了操縱我們稱之為「量子光」的大門，這一基礎科學為量子增強測量技術和光量子計算的進步開辟了道路（This fundamental science opens the pathway for advances in quantum-enhanced measurement techniques and photonic quantum computing）。
科學家們已經雄心勃勃，準備利用相同的原理開發出更有效的設備，來提供束縛態的光子，在廣泛的應用領域大顯身手，包括生物研究、先進制造、醫學成像、量子信息處理等，都可能通過新的設備獲得巨大的飛躍。

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