量子理论家突破60年以来的激光极限为超级激光的实现奠定基础

量子理论家突破60年以来的激光极限为超级激光的实现奠定基础

根据发表在《自然物理学》杂志 上的最新论文,澳大利亚的一组量子理论家已经证明了如何打破60年以来的激光极限,这是限制激光相干性的根本限制。这一研究为超级激光的实现奠定基础。研究表明利用超导技术可以制造一种量子极限激光器,它目前用于量子计算。激光相干性是指多个光子连续发射形成光束具有相同相位。它决定了其执行各种精密任务的能力,例如控制量子计算机的组件。

量子研究人员突破了60年的激光极限

激光束的相干性涉及光子(也称为光粒子)的数量,这些光子以相同的相位连续发射到光束。这会影响激光器执行多项精密任务的能力,例如控制量子计算机的所有组件。

在最近的论文中,格里菲斯大学和麦格理大学的研究人员发现了一种借助量子技术使这种一致性大大超出先前的方法。

项目负责人兼格里菲斯量子动力学中心主任Wiseman说:“传统观点可追溯到1958年美国物理学家Arthur Schawlow和Charles Townes发表的著名论文。”1958年论文背后的所有物理学家后来因其在激光领域的贡献而获得了诺贝尔奖。

1958年激光实验的假设是错误的

一组研究人员在1958年关于激光的论文中发现了一个缺陷,预示着超级激光的到来。

Wiseman补充说:“他们从理论上证明光束的相干性不能大于激光器中存储的光子的平方。” “但是他们对如何将能量添加到激光器以及如何释放能量以形成光束做出了假设。”

Wiseman解释说,当进行初始实验时,这些假设是合理的。尽管今天它们仍可用于大多数激光器,但在量子力学研究中并不需要。

新的量子模型达到激光上限

麦格理大学副教授多米尼克·贝里说:“在我们的论文中,我们已经证明了量子力学所施加的真正限制是相干性不能大于激光器中存储的光子数量的四次方。”

通过数值模拟,研究团队发现了一种激光的量子力学模型,该模型达到了相干性理论上限,而该光束在其他方面与常规激光器是无法区分的。

超级激光技术距离普通人还有很长的路要走

但是,根据格里菲斯大学(Griffith University)研究该项目的博士生特拉维斯·贝克(Travis Baker)的说法,很长一段时间我们可能看不到这种新型超级激光。“但是我们确实证明了使用超导技术构造真正的量子受限激光器是可能的。这与当前最好的量子计算机中使用的技术相同,我们提出的设备可能会在该领域中得到应用。” 获取更多前沿科技信息访问:https://byteclicks.com

量子力学是一个非常矛盾的领域,能够不断改变我们不仅观察宇宙而且观察技术的方式。实现超级激光,似乎还有需要很长的时间。

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