人類首次發現新光子：質量大、速度慢、相互影響！量子應用大有前途

來自2月16日全球頂級學術期刊《科學》的最新消息：美國科學家在實驗室里發現一種前所未見的奇異光：由雙光子或者三個光子組合形成的新型光，具有質量大、速度慢、相互影響等特點。

這不僅是光學領域最新重大發現，而且在量子信息領域具有非常實際的重要意義。

到底這是怎麼一回事？

先來看看光——按照不同分法，光可以分為很多種：

按照顏色，牛頓把光分成7種顏色——紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫。

按照產生機制，又可以分為普通光、激光。

按照肉眼能否看得見，分為可見光、不可見光——可見光大家都熟悉，就是牛頓7色光；不可見光其實占整個光線（電磁波）絕大部分，按照能量/頻率由低到高依次列為：

無線電波、微波、紅外線、近紅外線、可見光、近紫外線、紫外線、X射線、伽馬射線、超高能伽馬射線。

總之，光是人類探知宇宙奧秘、自然規律的最大利器。

在粒子物理世界當中，光是由一種基本粒子——光子組成的，最初愛因斯坦叫它光量子（light quantum）。

你可以理解為一股股的電磁波的能量波包，也就是電磁波的量子。

簡單來說，光子有幾個特點——

負責傳遞電磁力，可以遠距離移動

具有波粒二象性（能夠展現出波動性、粒子性）

靜止質量為0（無質量粒子）

電荷為0

傳播速度為光速（真空中）

……

知道了以上這些，我們就可以理解科學家的最新發現了。

問題來了，科學家到底是怎麼發現新型光子的？

進行該項實驗的哈佛大學和麻省理工學院的科研團隊，是在一種特殊實驗條件下——逼近絕對零度下，由銣原子形成的「銣原子云」（屬於一種量子非線性介質），

生成了雙光子、三光子，

由此形成了一束非常微弱的激光束，這就是新型光子。

你可以理解為一對光子或者三合一光子構成的新光子。

這種新型光子跟一般光子相比，具有幾個特點：

1.新型光有質量，大約相當於電子的幾分之一，而電子質量為9.109 383 56(11)×10-31 kg，剛才說了，一般光子是無質量粒子。

2.新型光傳播速度相當慢，只是真空光速的10萬分之一，只有每秒300米。這比點22口徑步槍子彈速度還要慢些，相當於地球同步軌道衛星飛行速度的1/10。

3.新型光子相互間的影響作用，明顯增強。

我們知道，兩隻手電筒在黑暗狀態下交叉，會是什麼情況？光柱交叉後，還是各行其道。

但最新發現的光子卻不是這樣——兩束新型光子相遇後，就會神奇的合併成一個光柱，或者相互拉扯、彎曲。

這意味著什麼？有何意義？

根據麻省理工物理學家弗萊迪（Vladan Vuletic）的解釋：新型光子確實可以相互作用！

正是利用這種光子之間的特殊作用，人類就可以按照想要的方式，有效操控、分配量子信息。

這樣的話，一旦用於信息傳輸等領域，尤其在量子計算和信息傳輸上，就會具有非常實際、非常重大的意義。

這項突破性研究現已得到美國國家科學基金會的支持。

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