成功维持微波腔光子量子稳定

据国外媒体报道，由巴黎第六大学的卡司特勒-布洛索实验室的研究团队首次在实验室中成功进行了量子态的稳定实验。研究人员成功地在一个高品质的微波腔中保持光子数量的不变。而爱因斯坦曾经也有个这样的想法，希望通过一个装置在一秒钟内捕获一个光子，而卡司特勒-布洛索实验室在这个方向上迈出了重要一步。该项研究成果发表在了2011年9月1日的《自然》杂志的网络版上。 

                      光线通过棱镜折射，光子进入眼球内的感光细胞（资料图）

　　我们所理解的光子，是光的基本组成单位，而我们能观察到物体，就是光子能量激发了眼球的感光细胞，而当眼睛接受到这些光子信息后，就会“摧毁”掉这些光子，将光子的携带的信息进行感光记录。然而，这种破坏性的接受信息行为是必须进行的。在四年前，同样也是在卡司特勒-布洛索實驗室，由研究人员赛尔（Serge Haroche）领导的团队取得了重大的突破，研究人员观察到单一的微波光子被禁锢在一个特殊的盒子里。

　　目前，卡司特勒-布洛索实验室的研究人员已经在这个基础上走得更远了，他们成功地将一定数量的光子稳定在一个“光子盒”中，这个盒子的形状有点儿特殊，大概可以认为是由两个超导镜子形成的腔形结构。这个实验从意义上而言，是第一个完整的关于实验室中量子稳定的实验。一般而言，系统的稳定化可以确保在我们周围系统的操作。在微波烤箱加热的情况下，其加热的温度是依赖于设定温度的，主要尚未达到理想的温度值，烤箱就会继续升温，然后根据温控器的读数保持在一个稳定的状态。

　　现在，我们将思维进行一种转化，将烤箱的概念转化成微观的量子世界中的行为，即测量-温度计-系统状态的变化。量子稳定包括了通过注射原子进行测量的行为，并且在这个程序中，还将引导超灵敏的探测器进入腔形结构中。而这种方法并不能确定腔形结构中的光子数目，但是却可以提供一个模糊的估计值。就像其他的量子测量方式一样，其也可以通过修改腔形结构的状态来进行改变。

　　在实验中，还涉及到一个监控器（温控），考虑到这些信息对测量的扰动以及控制传统的微波源（烤箱的加热元件），腔形结构可以恢复到一种设定状态下，该状态下得光子数可以精确地控制在一个规定值内。然而，伟大的爱因斯坦有个梦想：希望通过一个装置在一秒钟内捕获一个光子。这个梦想已经被卡司特勒 - 布洛索实验室的研究人员率先进行了量子稳定的初步验证，在今后的实验中，将探讨一个稳固的方法，在给定光子数量的前提下，将光子“放入”盒子中。因而，这个实验也是复杂的量子态控制的重要一步。