英國科學(xué)家尋找到減慢光速的新方法

    這項控制光速的技術(shù)對利用光脈沖進行信息處理的應(yīng)用很有好處，比傳統(tǒng)硅芯片電子學(xué)的電流信號更好。光學(xué)信息技術(shù)已經(jīng)成為一種遠(yuǎn)距離傳輸信息的標(biāo)準(zhǔn)方式，它可以在光纖中傳輸光信號。但是如果光子中包含的信息能夠在“光學(xué)線路”（類似于目前使用的電子學(xué)線路）中分流，那么信息的傳遞將更快，功率也能更大?？刂乒鈱W(xué)線路中的光速可以調(diào)整信號的同步，甚至能夠在“凍結(jié)光子”中存儲信息。操控光子的設(shè)備還能用來制造超級量子計算機，它可以利用量子力學(xué)規(guī)律運行比現(xiàn)有超級計算機更龐大的計算程序。

   在此之前已經(jīng)有減慢光速的方法了。最開始是在金屬原子超冷氣體中實現(xiàn)的，這種氣體的溫度紙幣絕對零度稍高一些。后來，研究人員們認(rèn)識到，利用激光可以調(diào)節(jié)固態(tài)晶體材料（例如紅寶石）中的光導(dǎo)性質(zhì)，光線通過材料時，由于與晶體原子發(fā)生相互作用而減慢速度。

    Philips和同事們現(xiàn)在找到了一種方法，利用微電子技術(shù)中的半導(dǎo)體來設(shè)計制造減慢光速的材料。光線在傳播的過程中，通常會與介質(zhì)材料中原子發(fā)生相互作用。每個光子都是一個振動著的電磁波包，它們與原子中的電子的相互作用可以用量子理論描述。像光速減慢這樣的量子光學(xué)效應(yīng)可以利用激光改變原子的電子態(tài)（也就是影響電子與光子的相互作用）來實現(xiàn)，從而有效地減慢光速。

    在半導(dǎo)體平板材料（如硅芯片）中，電子態(tài)太混亂，不能用來精確調(diào)節(jié)。但是在非常薄（只有幾納米厚）的半導(dǎo)體薄膜中，電子態(tài)可以很好的排布，并且可以通過改變薄膜厚度來控制電子態(tài)。如此薄的薄層稱為量子阱，從效果上來說，它們就像是人造原子一樣。

    Philips和同事們發(fā)現(xiàn)，用半導(dǎo)砷化銦鎵和砷化鋁銦制成的多層量子阱中的電子態(tài)可以表現(xiàn)出減慢光速等量子光學(xué)現(xiàn)象。這種層狀薄膜還表現(xiàn)出一種不常見的“無粒子數(shù)反轉(zhuǎn)光放大”效應(yīng)，它是產(chǎn)生激光的基本要求，光信號可以在其中放大，但并不需要像傳統(tǒng)激光器那樣先要產(chǎn)生一種高能電子態(tài)優(yōu)勢。