科學家首次發(fā)現(xiàn)微共振腔內(nèi)的光能縱向振動

        近日消息，課本里的知識告訴我們，平面光波的振動（即偏振）方向一直是橫向的，也就是說，與其傳播方向垂直。但奧地利維也納技術大學的科學家們在最新的原子—物理實驗中發(fā)現(xiàn)，在瓶子那樣的微共振腔內(nèi)的光擁有一種獨特屬性，其振動方向是縱向的。最新研究成果有助于科學家們開發(fā)新的超敏傳感器和量子力學路由器等新式設備。

　　在一個瓶子微共振腔內(nèi)，當激光不沿光纖行進而是圍繞光纖呈螺旋狀行進時，能被耦合成一種光學玻璃纖維。光在瓶子微共振腔內(nèi)可被存儲約10納秒，相當于圍繞光纖旋轉(zhuǎn)3萬圈所耗費的時間，這足以讓光和被帶到光纖表面附近的單個原子之間相互作用。但維也納技術大學科學家在最新實驗中發(fā)現(xiàn)，這種情況下，光和物質(zhì)的耦合程度比以前認為的要強。他們對這一令人吃驚的答案的解釋是，在這樣的微共振腔內(nèi)，光擁有一種獨特的屬性：縱向振動。

　　科學家們解釋說，光波的振動方向?qū)獠ǖ男袨橹陵P重要。在瓶子微共振腔內(nèi)，光波能在光纖周圍順時針行進，也能逆時針行進。如果這兩種逆向行進的光波的偏振方向是橫向的，它們將在某個地點互相增強，而在其他地方互相抵消。維也納技術大學量子科學中心、原子和亞原子物理研究所的阿諾·勞斯徹布特勒教授說：“正是這種破壞性的干涉限制了光波和玻璃纖維周圍的原子之間的耦合強度。”

　　但如果這兩束光波縱向振動，那么它們的振動狀態(tài)必然會不同。其結果是，通過破壞性的干涉來讓逆向傳播的光束完全相互抵消不再可能，因而光—物質(zhì)之間的耦合強度更強。勞斯徹布特勒說：“起初我們真的很震驚，以前我們都知道光能縱向振動，但直到現(xiàn)在，還沒有人描述這種振動在微共振腔內(nèi)的光—物質(zhì)相互作用中的重要性。”

                                                         

        研究人員表示，最新研究讓他們可以據(jù)此研制出超靈敏的傳感器，這種傳感器能用光探測單個原子。而且瓶子微共振腔也搖身一變，成為研究光—物質(zhì)相互作用基本屬性的理想工具。科學家們下一步計劃制造出一種由單個原子控制的光路由器，其能打開和關閉兩個輸出端之間的光。未來這樣的一種量子力學路由器有望讓光纖網(wǎng)絡中的量子計算機之間實現(xiàn)互聯(lián)。（記者劉霞）

　　總編輯圈點

　　富蘭克林用萊頓瓶把閃電裝在瓶子里。裝一束光在瓶子里行不行？奧地利科學家做到了。他們發(fā)現(xiàn)，圍繞頭發(fā)一樣細的玻璃絲，光可以旋轉(zhuǎn)而不逃逸。從玻璃纖維的截面來看，光在大尺度上走圓圈，在小尺度上回繞。奔馳不羈的光，變成了繞指柔。不要說瓶子，吸管里也盛得下。搭建未來的光量子機器，離不開這類“馴光”的基礎技巧。