德国科学家用人造原子制造出超快光源

来源：腾讯太空讯

2016年05月11日

据国外媒体报道，所有的光源都是通过吸收能量来工作的，譬如，从电流中——以光的形式散发能量。但能量也会以热量的形式损失，因此，在能量转变为热能之前，光源尽可能快的发出光是很重要的。超快光源可被用作，比如激光灯、LED灯及量子技术的单光子光源。德国尼尔斯波尔研究所的新研究结果表明，通过利用1954年理论预测的原理可以更快地制造光源，该研究结果发表在科学杂志、物理评论快报。

尼尔斯玻尔研究所的研究人员正在使用量子点，是一种可以并入光学芯片的人造原子。在一个量子点，一个电子可以被激发（即跳跃），比如，用激光照射量子点，电子留下了一个“洞”。光与物质之间的相互作用越强，电子衰减回“洞”里就越快，发射的光更快。但光与物质之间的相互作用自然是很弱的，它使光源发出的光非常慢，这会降低能源效率。早在1954，物理学家Robert Dicke就预测，通过使用大量的在量子叠加中“共享”激发态的原子，光与物质之间的相互作用会得到提高。

这种效果迄今为止仍具有挑战性，因为原子要么互相靠得太近以至于相互碰撞，要么它们离得太远以至于量子速度不能工作。尼尔斯玻尔研究所的研究人员现在终于通过实验证明了这一效果，但是是跟Dicke所想的完全不同的物理系统。他们发现这个所谓的超辐射从一个单一的量子点发射光子。该实验是与剑桥大学David Ritchie教授的研究小组合作进行的的。尼尔斯玻尔研究所的量子光子学研究组博士后Petru Tighineanu进行了实验并解释了效果，他表示因为它长的波长，所以原子非常小，光非常大，所以光几乎“看不见”原子。

如果量子点具有独特的超辐射的量子态可以使它看起来更大，那么光与量子点的相互作用更强烈。Soren Stobbe表示在所有材料中有发现干扰，增加的光物质相互作用使量子点更强大。它有助于使光子更均匀，对能建造多大的未来量子计算机是很重要的。实际上是仅略高于绝对零度的温度限制了他们目前实验中的光辐射可以保持多快。从长远来看，他们将在更低温度下研究量子点，那效果可能会非常戏剧化。

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