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  中国科技网讯 据美国物理学家组织网2月9日(北京时间)报道,德国科学家首次利用能提供高亮度X射线同步辐射光源的第三代正负电子串联环形加速器(PETRA Ⅲ),证明X射线也存在电磁感应透明(EIT)效应,能使铁-57的原子核变得透明。

  EIT效应本质是电磁场与原子系统相互作用形成的量子相干效应,即特定波长的强激光能使一种不透明的材料变得透明。这种效应由光与原子的电子壳层之间复杂的相互作用产生。

  现在,德国电子同步加速器(DESY)的科学家们在拉尔夫·罗尔斯伯格的领导下首次证明,当X射线直接照射铁同位素铁-57时,X射线也存在EIT效应,能使铁-57的原子核变得透明。相关研究发表在2月9日出版的《自然》杂志上。

  罗尔斯伯格团队在一个光学共振腔内放置了两层薄的铁-57原子,铁原子被碳精确地限制于两面能多次反射X射线的平行铂镜之间。随后,科学家们用PETRA Ⅲ提供的纤薄X射线光束对该系统进行照射。在系统内,光被反射多次,产生了一个驻波(所谓的共振)。当两层铁之间的光波波长和其间的距离合适时,科学家们发现,对X射线来说铁变得透明了。科学家们认为这是铁层内原子间的相互作用导致的量子—光效应的功劳。

  科学家们解释,与以前的实验不同,新实验只需要少量光量子就能产生这一效应。每增加一个光量子都会产生额外的废热,而使用最新发现的效应能减少废热。

  罗尔斯伯格表示:“第一台光量子计算机问世还有很长的路要走。然而,使用我们最新得到的结果,我们能执行一类全新的、灵敏度最高的量子—光实验。借用目前正在汉堡建造的X射线激光器,我们真的能用X射线控制X射线。”

  科学家们还发现,被光学共振腔捕获的光的行进速度仅为每秒几米,而正常的光速则为30万千米/每秒。他们希望通过实验厘清光是如何在这样的环境下变慢以及是否能有效利用这一点。比如,使用非常慢甚至停止的光脉冲来存储信息,这一点对未来的光量子计算机也非常重要。(记者 刘霞)

  总编辑圈点

  若非行家中人,去理解这么件云山雾罩却看似对未来颇有意义的技术进展,实非悦事。那么我们只需了解:一般传统的非线性光学效应,要在含有大量光子的强激光中才能得以实现;但对于“量子世界”中的处理——量子密码、量子逻辑门等等,都是在单光子水平进行操作的。这组矛盾中,所谓EIT效应的功能就显现出来了,它能使少数几个光子就产生相互作用,为量子通信打下基础。不过,一段时间来,EIT效应的相关研究大都是在原子气体中进行的,能在X射线这一介质中完成实验,才是罗尔斯伯格团队贡献的最大亮点。

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channelId 1 1 德国科学家利用X射线使铁原子核变透明 1 EIT效应本质是电磁场与原子系统相互作用形成的量子相干效应,即特定波长的强激光能使一种不透明的材料变得透明。这种效应由光与原子的电子壳层之间复杂的相互作用产生