在新加坡量子技术中心的这个装置中央由铜丝环绕的腔室中，光子会从一个原子中反弹出来。控制这种相互作用对于量子计算和计量学是非常重要的。援引：新加坡国立大学量子技术中心

从不到十亿分之一米宽的单个原子中反弹出一个单颗粒是不容易的。然而，新加坡国立大学量子技术中心的研究人员已经表明，它们可以将成功的几率提高一倍，这在量子计算和计量学中可能是一个有用的创新点。这项研究结果于10月31日在《Nature Communications》期刊上发表。

在他们的实验中，研究人员Chin Yue Sum，Matthias Steiner 和 Christian Kurtsiefer在一个精心捕获的铷原子上发射了一束红色的激光。他们比较了光线来自一个方向和两个方向时，有多少光被散射。

“如果一个原子发出一个光子，光子会出现在任何方向上。我们的想法是，为了使单个光子和单个原子之间的相互作用更强，我们要反转原子的所有方向。所以这里的照明也要来自各个方向，Steiner解释说。

首先，他们通过放置在原子前方的强聚焦透镜聚焦红色激光。原子被调整并放置在透镜的焦点上。在这样的结构中，大约1/5的激光光子可以从原子中反弹出来。

接下来，该团队将激光束分开，使其一半位于原子前方，另一半位于原子后方。位于后方的，激光可以再次通过强聚焦透镜到达原子。

这种双透镜结构被称为4Pi显微镜。这是由诺贝尔奖获得者Stefan Hell发明的一种超分辨率成像技术。这个名字来自三维空间的角度描述：即4π描述了一个完整的球体。

被称为4Pi显微镜的成像技术通过将样品放置于两个强聚焦透镜中间来增强分辨率。量子研究员表示借用这种透镜技术可以增强光子和单个原子之间的相互作用。援引：Ale Cere/新加坡国立大学量子技术中心

随着光从两面射出，每5个光子中会散射2个原子——只有一个透镜中看到的是双倍的。

原子不仅改变了光子的方向，而且改变了它们的间距。在激光中，光子被随机间隔开，一些聚集在一起，而其他一些光子则间隔较大。该小组发现，在通过原子后，光子不太可能聚集在一起。这是原子和光子之间“非线性”相互作用的一个证明。

Chin说：“在与光子的非线性相互作用中有很多物理学研究。该结果对于处理存储在光中的信息至关重要，例如在光学量子计算中等。”

来源：https://phys.org/news/2017-10-lens-odds-quantum-interaction.html

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