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法国研制出光子捕获仪实现爱因斯坦愿望

专家观点中国仪表网2007年03月19日 09:21人气:661

 新浪科技讯 北京时间15日消息,据国外媒体报道,法国物理学家宣称他们已经设计出一种能够捕获光子的装置,这种光子捕获仪只有2.7厘米(1.1英寸)大,能对光子从产生到消失的全过程进行监控。
  1927年阿尔伯特·爱因斯坦就曾想象了这样一个盒子,光可以在这个盒子中被捕捉到,而且单个的光粒子或者说光子可以在理论实验中释放出来以测量物质和能量的关系。可以认为光子就是物理世界中的一种终极粒子。白炽灯泡亮着时,每秒钟就会有1000万亿光子被释放出来。但是一旦等到你看到光子时它就已经消失了,因为光子在和视网膜接触时就把维持它继续存在的能量给消耗掉了。

  法国国家科学研究中心的吉恩·米歇尔·雷蒙德就是发明这种盒子的小组成员之一,他表示:“光子可以非常容易的被探测到。开着的电脑屏幕每秒钟都会有光子释放出来。但是你只能对光子探测一次。虽然我们现在可以在光子还存在时对其进行实时分析,但是这仍旧是一种事后分析。”

  这种盒子包括一个凹洞,它的四周全由反射能力最强的材料围成,这种具有超级传导能力的镜子可以让捕获到的光子存留1/7秒再消失。这个时间看起来好像不太长,然而就是在这样一个很短的时间内自由光子移动的距离可以达到月地距离的1/10。

  在传统的研究方法中,通过光探测器吸收和光子相互碰撞后损失的能量计算出光子数量的。但是这种碰撞可以摧毁光子,因此需要找到一种可穿透的光子计算仪。该法国研究小组于周四将他们的研究报告发表在英国期刊《自然》杂志上,研究人员称在铷原子流穿越这个盒子时光子可以被成功的捕捉到。

  光子有一个电子区域可以稍稍改变原子的能量级,但是在实验中,原子并不能从这个电子区域中吸收能量发生能量跃迁。当原子穿越光子的电子区域时,会引起电子围绕原子核运动时发生时间上的延迟。这种时间延迟可以计算出来,现代原子时钟技术就可以解决这一问题,因为电子的运转轨道就好像时钟的钟摆一样可以提供精确的时间。

  德国乌尔姆大学的量子物理学家同斐迪南德·施密特·凯勒也是发表在《自然》杂志上的一个评论称,法国科学家的研究离真正的量子研究还差很远,他们的工作还只是处于实验阶段,如果真正的量子计算机问世,即使今天的超级计算机在它面前就和算盘在计算机面前的地位差不多。量子计算机不会采用01二进制信息存储机制,而是要建立超级量子状态变化原理的基础上,量子状态的变化是一种叠加机制,在原子能级发生跃迁或下降时发生。

  量子计算机信息存储的最小单位可以是0,也可以是1或者同时是0和1,这种存储方法可以让计算机的数据存储有惊人的提高,但是只有在管理和读取数据时这种存储方法才能发挥它的优势。虽然量子存储研究才刚刚开始,但是科学家已经发现光子、原子和离子都可以用来作为量子计算机的存储介质。施密特·凯勒说:“法国科学家的实验显示了被捕获光子状态的变化可以完全控制信息的原子存储。”
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