研究人员上周宣布，他们减慢了微弱的激光脉冲，并在将其加速后从该光中检索到了图像。原则上，这种“慢光”技术可能被用于构建一种用于光信号的“交通停止”装置，称为光缓冲器，它将比将光束转换为电信号更便宜、更强大、更快速。量子光学研究员、研究小组负责人约翰·豪厄尔说，这就是国防部高级研究计划局 (DARPA)，国防部的一个部门，要求罗切斯特大学的一个小组探索这项技术的原因。
因此，豪厄尔自然感到困惑的是，一些媒体关注了报告的一个方面：整个图像不知何故是由单个光子（光的最小单位）产生的。“很多人对单光子感到兴奋，”他说。
罗切斯特大学的一份声明称，豪厄尔的团队使用单个脉冲的光制作了他们的图像。对于那些熟悉量子物理学基本原理的人来说，这种说法至少可以说是奇怪的。“更了解这一点的人想知道我们是如何从光子中测量图像的——而我们并没有，”豪厄尔说。那么，故事的真相是什么呢？
关于支持科学新闻报道
如果您喜欢这篇文章，请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道 订阅。通过购买订阅，您正在帮助确保有关塑造我们当今世界的发现和想法的具有影响力的故事的未来。
考虑一下著名的双缝干涉实验，其中，单个光子束被射过屏幕上一对相邻的缝隙（狭缝）。只要研究人员不试图确定每个光子正在通过哪两个狭缝，穿过屏幕的光就会产生所谓的衍射图案，即明暗相间的斑点。
双缝干涉实验表明，光子在某种意义上可以“感知”到两个狭缝，就像波同时穿过两个狭缝一样。像波一样，每个单独的光子都从屏幕向外传播，散开并携带整个衍射图案——但这并不意味着每个光子在撞击远处的墙壁时都会产生整个衍射图案的微弱图像。相反，每个光子只落在一个点上，许多光子共同创造了这个图案。
这项新技术的工作原理类似。该小组制备了平均包含少于一个光子的微弱光脉冲。（这是可能的，因为这些脉冲各自都处于叠加态，即量子态的混合；豪厄尔说，有些脉冲不包含任何光子，而另一些脉冲包含一个光子。）
研究人员将这些脉冲穿过“UR”首字母的模板，并射入一个装满热铯蒸气的四英寸长腔体，铯蒸气对光起到了阻力作用，使其减速。从这个腔体出来后，脉冲击中了单个针尖位置的四平方毫米区域。
每个脉冲都击中了模板在光脉冲中刻出的“UR”形状中的某个区域。但是，生成整个图像需要多达 1 亿个脉冲，部分原因是单光子探测器必须在整个探测区域上来回扫描，正如 1 月 26 日出版的《物理评论快报》中所述。
豪厄尔说，人们可以将光子想象成射向目标的子弹状圆柱体，只是每个圆柱体的直径为两到三毫米，长度可达一米。当圆柱体穿过模板时，撞击到不透明材料的部分会被吸收，不再代表光子可能被测量的位置。
“这就像你把培乐多彩泥穿过那些模板之一一样，”豪厄尔说。就像培乐多彩泥一样，每个穿过模板的脉冲都携带整个“UR”形状，但是，与双缝衍射图案一样，一个光子在被探测到时不会产生整个图像。
豪厄尔说，该实验首次证明，光缓冲或光延迟可以可靠地传输二维信息——在本例中是图像。他说，通过光纤发送的信息类型通常是沿着脉冲的长度编码的。
豪厄尔说，目前，光缓冲是一种“没有钉子的锤子”，这意味着它的确切应用尚不清楚。但他补充说，“我对此感到非常兴奋。我正在寻找一些真正值得努力的方向。”
Graham P. Collins 对本文亦有贡献。