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科学家发现新型光:或将对计算机和量子物理产生巨大影响

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据国外媒体报道,一项最新研究显示,我们可以把光与单个电子联结在一起,结合两者的特性,从而创造出一种新型的光。开展该研究的科学家来自帝国理工学院。据他们表示,结合后的光和电子将拥有新的特性,能够产生与光子、而非电子互动的电流。

它还能帮助研究人员在可见尺度上研究量子物理现象,后者控制了比原子更小的粒子的行为模式。在普通材料中,光会与材料表面和内部的电子产生一系列反应。但帝国理工的研究人员们利用理论物理建立了光的表现模型,并运用了一类新发现的拓补绝缘体材料,结果发现光可以仅与材料表面的一个电子进行反应。这就创造出了一种混合体,把光和电子的部分特性融合在了一起。

在正常情况下,光以直线传播,但和电子联结在一起之后,光就会沿着电子的路径传播,对材料表面进行追踪。文森佐·吉亚尼尼博士(Dr Vincenzo Giannini)和同事们成功建立了在一个纳米级粒子周围进行的互动模型。该粒子由拓补绝缘体制成,直径还不到10纳米。

▲图为艺术家所绘概念图,描绘了光被困在拓补绝缘体表面的情景。

一项最新研究显示,我们可以把光与单个电子联结在一起,结合两者的特性,从而创造出一种新型的光。

▲它还能帮助研究人员在可见尺度上研究量子物理现象,后者控制了比原子更小的粒子的行为模式。

他们的模型显示,在光拥有了电子的特性、传送该粒子的同时,电子也拥有了光的一部分特性。正常情况下,当电子在材料中传播时(如以电流的形式),一旦遇到材料有所缺陷之处,它们便会停下来。但吉亚尼尼博士的研究团队发现,就算该纳米粒子表面存在瑕疵,电子在光的帮助下,仍然能在其表面上传播。

因此,如果将电流转化为光路的话,它们就会更加“坚强”,更不容易受到各种干扰和物理瑕疵的影响。吉亚尼尼博士说道:“此次研究结果将对我们想象光的方式产生巨大的影响。”“拓补绝缘体从发现到现在还不到十年时间,但已经为我们提供了很多值得学习的新现象,以及探索重要物理概念的新途径。”

▲在普通材料中,光会与材料表面和内部的电子产生一系列反应。

吉亚尼尼博士补充说,利用现有科技,我们应当也能观察到他在实验中模拟出的现象。该研究团队正在与实验物理学家合作,希望将其变为现实。他认为产生这种新型光束的过程可以成比例地放大,以便让研究人员更容易观察到这一现象。就目前而言,只有在观察体积非常小的物体、或者被超级冷却后的物体时,我们才能见到量子现象。但有了此次新发现,科学家或许在室温下也能观察到此类现象了。


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