澳大利亞量子理論家團(tuán)隊(duì)展示了如何打破人們一直認(rèn)為的限制，從根本上限制了激光的相干性，這一界限已經(jīng)有60年了。激光束的相干性可以看作是連續(xù)發(fā)射到同一相位的光束中的光子(光的粒子數(shù))(全部一起揮動(dòng))。它決定了它執(zhí)行各種精密任務(wù)的能力，例如控制量子計(jì)算機(jī)的所有組件。

現(xiàn)在，在《自然物理學(xué)》上發(fā)表的一篇論文中，格里菲斯大學(xué)和麥格理大學(xué)的研究人員表明，新的量子技術(shù)為使這種相干性大大超出人們想象的可能性提供了可能性。

格里菲斯量子動(dòng)力學(xué)中心主任兼項(xiàng)目負(fù)責(zé)人懷斯曼教授說：“傳統(tǒng)觀點(diǎn)可以追溯到1958年美國物理學(xué)家Arthur Schawlow和Charles Townes發(fā)表的著名論文。”

他們每個(gè)人的激光工作都獲得了諾貝爾獎(jiǎng)。

他說：“他們從理論上證明光束的相干性不能大于激光器中存儲的光子數(shù)量的平方。”

“但是他們對如何向激光器添加能量以及如何釋放能量以形成光束做出了假設(shè)。

“這些假設(shè)在當(dāng)時(shí)是合理的，并且仍然適用于當(dāng)今的大多數(shù)激光器，但是量子力學(xué)并不需要這些假設(shè)。”

麥格理大學(xué)(Macquarie University)副教授多米尼克·貝里(Dominic Berry)說：“在我們的論文中，我們已經(jīng)證明，量子力學(xué)所施加的真正限制是相干性不能大于激光器中存儲的光子數(shù)量的四次方。”

“當(dāng)存儲的光子數(shù)量很大時(shí)(通常是這種情況)，我們的新上限比舊上限大得多。”

但是，能否實(shí)現(xiàn)這種新的連貫性界限?“是的，”懷斯曼教授小組的研究員納里曼·薩達(dá)特曼德博士說。

“通過數(shù)值模擬，我們發(fā)現(xiàn)了一種激光的量子力學(xué)模型，該模型在與傳統(tǒng)激光束無法區(qū)分的光束中達(dá)到了相干的理論上限。”

那么什么時(shí)候我們會看到這些新的超級激光?博士特拉維斯·貝克(Travis Baker)表示：“可能暫時(shí)不會。” 格里菲斯大學(xué)項(xiàng)目的學(xué)生。“但是我們確實(shí)證明了使用超導(dǎo)技術(shù)構(gòu)造真正的量子受限激光器是可能的。這與當(dāng)前最好的量子計(jì)算機(jī)中使用的技術(shù)相同，我們提出的設(shè)備可能會在該領(lǐng)域中得到應(yīng)用。”

懷斯曼教授說：“我們的工作提出了許多有趣的問題，例如它是否可以允許使用更高能效的激光器。這也將帶來巨大的好處，因此我們希望將來能夠?qū)Υ诉M(jìn)行調(diào)查。”