據美國每日科學網消息，英美科學家構造出一個高質量空腔來容納一層超薄砷化鎵，并通過一個磁場調諧砷化鎵，使其同腔內特定狀態的光發生共振，光和物質耦合在一起，形成了偏振子（Polariton），這些偏振子像一個整體那樣行動。研究人員表示，這是他們迄今觀察到的最強的光—物質耦合現象之一，有望促進量子計算機和通信技術的發展。

研究人員在發表于近期《自然·物理》雜志上的論文中指出，砷化鎵由美國桑迪亞國家實驗室科學家采用分子束外延方法合成。帶領該研究的英國萊斯大學的小泉科諾（音譯）說：“光和物質之間的耦合作用如此強烈，使光和物質混合成介于兩者之間的物質——偏振子。二者的相互作用也會出現光—物質糾纏，這一點對量子應用很重要?！?/p>

科學家們使用所謂的真空拉比分裂來測量光—物質耦合的強度。研究人員李欣偉（音譯）稱：“在以前的空腔實驗中，99%的光—物質耦合強度與所用光子能相比，幾乎可忽略不計。最新實驗中這個值為光子能的1/10，表明我們進入了所謂的超強耦合領域。這一點至關重要，因為如果最終真空拉比分裂比光子能大，物質會進入一種新基態，這意味著我們能采用這一方法，誘導一種相變（物質狀態間的變化，比如從冰到水再到水蒸氣），這對凝聚態物理學非常重要。”

小泉科諾解釋稱，進入腔內的太赫茲光很少，光—物質耦合依靠的是真空漲落。從量子學角度而言，真空里并不是什么都沒有，而是充滿了不斷漲落的光子，它們擁有所謂的零點能，正是這些真空光子同腔內的電子發生了共振。這屬于腔量子電動力學（QED）領域：腔增強了光，腔內物質能與真空場共振。固態QED的獨特之處在于，光會同大量電子相互作用，這些電子就像單個大原子。另外，為了提升QED的功效，光—物質耦合越強越好。（記者 劉霞）

光和物質在空腔內發生強耦合作用

圖文簡介