電子顯微鏡下首次成功創(chuàng)建電子-光子對
來自德國和瑞士的一個研究團(tuán)隊(duì)首次在電子顯微鏡中以可控方式成功創(chuàng)建了電子-光子對。這一發(fā)表在《科學(xué)》雜志上的新方法,可同時生成兩個成對的粒子,且能夠精確地檢測到所涉及的粒子。該研究結(jié)果擴(kuò)展了量子技術(shù)的工具箱。 ![]() 耦合電子—光子對的產(chǎn)生示意圖。一束自由電子(黃色)穿過環(huán)形諧振器(黑色),產(chǎn)生單個光子。這產(chǎn)生了一個在能量含量和時間發(fā)生方面具有密切相關(guān)特性的耦合電子—光子對。 世界各地的科學(xué)家都在嘗試將基礎(chǔ)研究的成果應(yīng)用到量子技術(shù)中。為此,通常需要具有定制特性的單個粒子。 德國馬克斯普朗克研究所(MPI)、哥廷根大學(xué)和瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院(EPFL)的國際團(tuán)隊(duì)成功地在電子顯微鏡中耦合單個自由電子和光子。在哥廷根大學(xué)的實(shí)驗(yàn)中,來自電子顯微鏡的光束穿過由瑞士團(tuán)隊(duì)制造的集成光學(xué)芯片。該芯片由一個光纖耦合器和一個環(huán)形諧振器組成,該諧振器通過將移動的光子保持在圓形路徑上來存儲光。 MPI科學(xué)家阿明·菲斯特解釋說,當(dāng)一個電子在最初的空諧振器上散射時,就會產(chǎn)生一個光子。在這個過程中,電子損失的能量正好是光子在諧振器中從無到有創(chuàng)造出來所需的能量。結(jié)果,這兩個粒子通過它們的相互作用耦合成一對。通過改進(jìn)測量方法,物理學(xué)家可精確地檢測所涉及的單個粒子及其表現(xiàn)。 研究人員強(qiáng)調(diào),使用電子—光子對,只需要測量一個粒子即可獲得有關(guān)第二個粒子的能量和時間的信息,這使得研究人員可在實(shí)驗(yàn)中使用一個量子粒子,同時通過檢測另一個粒子來確認(rèn)它的存在。這對于量子技術(shù)的許多應(yīng)用來說都十分必要。 |