【高增益光電電晶體的只是一個光子翻轉】

明道

【高增益光電電晶體的只是一個光子翻轉】

 

阻止流失： 一個光子翻轉原子電晶體

在德國的物理學家的兩個獨立的團隊已經創建了第一的高增益光電電晶體，可以使用單個光子交換。

基於超冷原子氣體，這些設備使利用"裡德堡封鎖"，藉以高度興奮的狀態中的原子產生巨大的影響，對周圍的氣體傳輸光的能力。

研究可能導致全光邏輯電路，可以操作遠遠超過常規電子產品的發展。電晶體也可以找到未來基於光子的量子資訊系統中的使用。

通信和計算使用僅有的光傳輸和處理資訊的系統有可能會更快、 更節能，比那些使用電子信號。

而光纖通訊已經是普遍的開關和光學編碼資料處理通常是通過將光脈衝轉換為電子信號，然後可以很容易處理。

電子信號然後轉換回光脈衝。

使光子相互作用

這既費時又渴求能源的過程是必要因為光子不容易與彼此交互使得所有光學元件的設計目前正在處理的物理學家和工程師的一項重大挑戰。

過去的幾年裡，幾個研究小組，重要的是在這方面表現出的光子可以作出專門在彼此之間進行交互的突破準備了超冷原子氣體樣品。

現在，兩個獨立的小組由斯圖加特大學的塞巴斯蒂安 · 霍弗伯思和Stephan Dürr的馬克斯 · 普朗克研究所的量子光學慕尼克附近已創建了一個單一的"門"光子可以關掉一股多達 20 光子流的設備。

這個增益 20 是一個巨大的改進，在以前嘗試在光開關，它需要的幾個門光子實現增益大於一個脈衝或提供遠遠少於一單澆口光子的收益。

兩支球隊將他們的門基於氣體被冷卻到零下 1 的銣原子 mK。

通常情況下，這種氣體是透明的"源"光子，可以穿越設備出現通過"流失"— — 門、 源和排水的術語用來描述控制、 輸入和輸出通道，分別，常規場效應電晶體的一束。

阻塞排水管

當門光子激發成氣體時，它被一個原子放入一個電子在極大的軌道高度興奮的裡德堡態原子吸收。

這個電子和原子核之間的大距離給原子非常大的電偶極矩，轉移附近的原子的能量水準。

這種轉變會導致氣體變得不透明，光從源頭上，有效地開關電晶體。

裡德堡態存約 1 微秒，即原子系統相當長的時間。

這允許杜爾和他的同事使用他們的電晶體來關掉 20 源光子流，而霍弗伯思的團隊阻止 10 光子到達其設備的漏極。

這種效應應該使它成為可能 — — 至少原則 — — 級聯這樣的電晶體來解決複雜的計算任務，杜爾說。

他還指出實驗提供了一種新的物理學家和非破壞性的方式學習的裡德堡態物理。

單光子一級運作的能力也意味著電晶體可以在量子資訊應用程式 （如安全的量子通信系統或強大的量子電腦中找到使用。

另一個有趣的方面的設備是當裡德堡態衰變 — — 已經在其他的實驗中觀察到的效果時，門光子重新發出的氣體。

原則上，這意味著電晶體也可以作為量子資訊的存放裝置。

兩個實驗所述單獨的檔，在物理評論快報.

關於作者

麥高樂莊士敦是非議的編輯器

 

 

引用：http://www.microsofttranslator.com/bv.aspx?from=&to=zh-CHT&a=http%3A%2F%2Fphysicsworld.com%2Fcws%2Farticle%2Fnews%2F2014%2Fjul%2F30%2Fhigh-gain-optical-transistors-flipped-by-just-one-photon