據物（wù）理（lǐ）學家組織網4月19日報道，美國佐治亞理工學院的物理學家利用激（jī）光從超（chāo）冷（lěng）的銣原子氣（qì）體雲內激發單個原子，開發出了一種能快速、有效創建單光子的新方式，並有望（wàng）應（yīng）用於光量子信息處理（lǐ）之中（zhōng）。相關研究結（jié）果發表在當日出版的《科學快訊》（《科學》雜誌快（kuài）速在線版）上。

      這套新的單光子係（xì）統為（wéi）研究原子的糾纏態和自旋波（bō）等提供了“肥沃的土壤”。科研（yán）人員能相當高效地將裏德伯激發轉（zhuǎn）化為（wéi）單光子，隨時獲取所需的狀態，速度可比現有係（xì）統快近千倍。

      裏德伯原子是指一個價電子被激發到高量子態的高激發原子。其價（jià）電子離（lí）原子實很遠，能級結構類似於氫原子。為了獲取裏德伯原（yuán）子（zǐ），研究人員（yuán）利用（yòng）激光（guāng）照射數百個密集的銣87原子。它們都被激光所（suǒ）冷（lěng）卻，並被限製在光學晶格中。激光照射將（jiāng）使單（dān）個原子從銣原子氣體雲中轉化為（wéi）接近電離的裏德伯態。原子處於這種高度激發（fā）的狀態時，將（jiāng）在10微米至20微米的範圍內，與其他裏德伯原子發生強烈的相互作用（yòng）。通過修改單個裏德伯原子的能量水平並在其周圍保有相應的空間，可阻止額外（wài）的原子被轉化為裏德伯態。

      一旦高度激發的原子被製成，科學家便可利用額外的激光場將激發轉化為具有同樣統計屬性（xìng）的量子光場。由於場由單個裏德伯原子生成，其隻包含一個光子，這可被用於多種協議之中，對於量（liàng）子信（xìn）息係統（tǒng）等領域的研究也十分重要。研究人員表示，在首次（cì）實驗中，生成的（de）單光子的性（xìng）能已超過了其他類型的單光子。隨（suí）著效率和生（shēng）產率的進一步提升，以及和“長壽的”量子存儲器的融合（hé），這一單光子來源或可實現光量子的信息處理。

      下一步，研（yán）究（jiū）團隊將致力開發兩個光場之間的（de）光子（zǐ）量子閘。如（rú）若成功，將支持他們製成原子和（hé）光的複雜糾纏態，這將為量子網絡和量（liàng）子計算添加寶貴的性（xìng）能。