光—物質耦合作用強度新紀錄 助力研究進入量子光學領域

據物理學家組織網近日報道，加拿大滑鐵盧大學量子計算研究所（IQC）的科學家們創造了迄今最強的光—物質耦合新紀錄，強度是之前的10倍多。研究人員表示，發表在《自然·物理學》雜志上的這一最新成果，將使很多目前無法進行的物理學研究成為可能。

為了獲得這種強耦合作用，該研究論文主要作者、IQC博士鮑爾·弗恩-戴茲領導的研究團隊構建了一個鋁電路，接著將其放入稀釋制冷劑內，讓其冷卻到絕對零度之上百分之一攝氏度。在如此寒冷的溫度下，電路具有超導特性，這意味著電流經過它們時沒有電阻或者不會失去能量。這些鋁電路中所謂的超導量子比特遵循量子力學法則，而且其行為類似人造原子。

為控制這一超導電路的量子狀態，研究人員使用微波脈沖發送光子進入超導電路中，並施加了一個小型磁場。通過測量光子的傳輸情況，研究人員確定了量子比特的共振現象。弗恩-戴茲解釋說，他們測量出的共振頻率范圍比量子比特本身的頻率更寬。這意味著光子和量子比特之間存在著非常強的相互作用。

弗恩-戴茲說：“借助最新研究，我們正在使對光—物質相互作用的研究進入一個新領域，進入量子光學領域。我們的電路有潛力作為量子模擬器，供研究自然界中其他有趣的量子系統所用。光和量子比特之間這種強烈的量子耦合，有助於科學家們進一步探索與生物過程、高溫超導等奇特材料甚至相對論有關的物理學研究。”（記者 劉霞）