新“压缩光”理论,有望破解量子技术应用难题

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“压缩”状态的示意图。超短“泵场”被馈入非线性晶体,以在真空上产生“压缩”效应。泵浦场的不同区域在晶体内重新分布(加速或减速),并且E0场(真空波动幅度)强度增加或减少。

涉及宇宙本质的一些主要未解决的问题通常与光,真空及其与时间的关系有关。以前,物理学家和哲学家已经解决了各种复杂的问题,比如真空的本质?光的传播如何与时间的流失相关?

phys.org网站于7月10日报道,德国康斯坦茨大学研究员马蒂亚斯基兹曼最近的研究探讨了光和真空波动的量子态以及它们与时间的相互作用。在《自然物理学》中,他们引入了一个新的理论框架,描述了超短时间尺度上光和真空的量子态。 Kizmann等人的研究重点。是“压缩光”,它基本上由具有重新分布特征或“压缩”电磁波动的光脉冲形成。 Kizmann和他的同事们认为,光或电磁场与时间之间存在着直接的关系。在接受phys.org采访时,Kizmann说:“关于2015年,Alfred Leitenstorfer教授的团队首先通过实验证明,可以直接测量光的真空波动。从那以后,我们一直在建立一个新的描述在短时间内发生的真空波动的理论引起了极大的兴趣。它让我们想起是否可以在短时间内操纵真空波动产生压缩光的问题?“

在本文中,Kizmann等人描述了非线性晶体中“泵浦场”强度与电磁真空的相互作用。在这种相互作用下,抽运场随时间重新分布真空波动,导致真空波动在不同的时间间隔被增强或抑制。整个过程被称为“压缩”,Kizmann解释说:“通常,科学家必须通过计算整个场来描述整个场的影响,但我们已经找到了一种方法,通过使用时间流的变化来描述‘压缩’。”压缩态属于一个更广泛的非经典态范畴,与经典激光器相比,压缩态呈现出更有趣的新特征。因此,非经典光态可能在量子信息或量子光谱学的未来发挥着非常重要的作用。”Kizmann及其同事收集了大量有趣的观察结果,并建立了一个物理模型来描述光和真空电子的量子态。超短时间尺度上的罗马磁场。他们还概述了如何在真空中操纵电磁场(真空波动)。

基本上,光主要包含波,振荡电场和磁场。在19世纪,人们相信黑暗中的场强是零。然而,量子理论认为,真空意义上的黑暗真空空间并非真正的“虚空”,它还包含一些微小的波动。这些波动引起轻微的运动,即真空波动。科学家已经知道真空波动从一个变量重新分配到另一个变量(例如从电场到磁场),即真空压缩。研究负责人Guido Burkard解释说:“我们已经研究了如何控制真空随时间的波动,并发现我们可以将波动从一个时间节点重新分配到另一个时间节点。事实证明它可以通过光脉冲看到。时间流动可以在非线性光学中得到纠正。材料,这种时间流量的变化与波动的变化直接相关。“Burkard等人的观察结果与相对论中的时间相关性有些相似。虽然量子力学和相对论在过去的物理学中经常”难以调和“。研究中,他们仍然基于观察结果对这两者进行了类比.Burkard等人的发现有望加深科学家对量子物理学与相对论之间关系的理解.Burkard等人也认为研究人员很快就能够验证和观察实验室中压缩量子光的超短脉冲。

在未来的工作中,研究人员计划进一步分析真空中轻微运动与量子纠缠之间的关系。 Burkard说:“量子涨落的重新分配如何与量子纠缠有关?我们对此非常好奇。量子纠缠既是量子计算机的'力量'又是安全量子通信的重要资源。因此,我们迫切希望找到测量和应用方法。“

原文汇编:雷新宇评论:西莫编辑:唐林芳

期刊来源:《自然物理学》,《科学》,《物理评论快报》,

期刊号:1745-2473,0036-8075,0031-9007

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