研究人員說，一種從激光脈衝中“拔出”單個光顆粒的新方法可能會導致量子計算的重大突破。
結合了超冷原子和尖端的光學技術，以色列魏茲曼科學學院的物理學家能夠從光束中提取單個光子。
各個光子對物理學家引起了極大的興趣，因為它們受量子力學定律而不是經典物理規則（通常適用於光）。許多科學家還將光子視為在未來量子計算系統中攜帶信息的有前途的候選人。 [古怪物理：自然界中最酷的小顆粒這是給出的
魏茲曼科學學院的高級科學家巴拉克·戴揚（Barak Dayan）說：“由光子組成的光已經是我們擁有的最佳信息載體。”他的實驗室開發了新方法。 “但是，一旦我們進入量子技術，我們將不得不使用單光子作為信息載體，因此能夠控制單光子至關重要。 ”
在2014年發表在《科學雜誌》雜誌上的一項研究中，研究人員展示瞭如何使用該方法為量子通信系統創建全光路由器。他們創建了一個開關，以將單個光子向下發送不同的途徑，並用量子信息對其進行編碼，並由開關的位置由其與光子的相互作用確定。
一個關鍵好處量子通信研究人員說，這是超強，因為測量任何量子系統的過程通常會擾亂它。這通常會向操作員提醒任何竊聽者，但是根據Dayan的說法，他們設計的解決方案可用於監視某些系統。
目前，大多數單光子源是不完美的，偶爾會產生多個光子。 Dayan說：“擔心之一是，聰明的人可以確保，如果有一個光子，他們的設備無能為力，但是如果有兩個光子，它會攔截備用的設備。”
這被稱為“光子數拆分攻擊”，可以用來解碼消息，而無需檢測到（粒子）的攔截。另外，操作員可以使用該方法來淨化其傳輸去除額外的光子，Dayan說。
在一個稱為光子減法的過程中，研究人員已經從光束上刪除了單光子，該過程使用低反射性束分式分離器來轉移顆粒。
但是該方法是概率的，這意味著在每個光脈衝中是否將去除光子是命中或失踪。另外，確定該過程是否成功的唯一方法是使用光子檢測器，該檢測器吸收粒子，這意味著它不能用於其他任何東西。 [物理學中最大的9個未解決的奧秘這是給出的
“在我們的情況下，有兩個優勢，”戴揚告訴《現場科學》。 “一個：原則上，它總是發生 - 它是確定性的。兩個：您不會失去光子，只是將其轉移，您可以將其用於其他過程。”
解決方案使用單個rubidium原子由激光固定在適當的位置，將其冷卻至絕對零。 （絕對零等於273.15攝氏度，或459.76度華氏度。）與此相連的是一個微光學諧振器 - 有效地，玻璃的30微米範圍（用於透視的30微米範圍）（可透視，人毛的平均頭髮均與單個光片相互作用）與單個光的平均範圍相互作用，可與單獨的光子相互作用。使用納米級光纖電纜向諧振器饋入諧振器。
研究人員依靠他們稱為“單光子拉曼互動”或衝刺的物理效果。這會導致原子阻斷光的傳輸，直到反射一個光子，在此點，它與其余光子變得透明。
科學家們說，與以前的光子減法方法不同，從本質上講，衝刺效應總是從傳入光束中去除單個光子。他們補充說，儘管研究人員目前將提取的光子發送到檢測器以確認其發現，但光的顆粒可以在其他地方轉移。
但是戴揚（Dayan）渴望強調的是，目前，他的團隊的工作旨在展示衝刺效應，而不是建立實用的量子通信設備。他說：“意識到非常複雜，這是有原因的。” “它結合了幾種技術，這種組合非常具有挑戰性。這就是為什麼我們花了多年的時間來構建該實驗室和實驗性設置。”
超冷原子的使用超出了商業系統的範圍，但Dayan說，研究人員正在研究許多旨在模仿原子獨特特性的技術，包括量子點這是表現出有趣的量子效應的微小半導體，例如能夠從一個波長中吸收光並在不同波長下將其轉換為高度飽和的光。
Dayan說：“一旦這些技術成熟，我們已經證明的效果也將適用。”
這項新研究於11月23日在線發布雜誌自然光子學。
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