纳米技术可以用在灯上吗(纳米技术不在我们身边)

导语：在纳米世界中，灯可以不“开”也不“关”

科学家在纳米尺度上探测集体光电振荡的量子财产。研究结果将有助于新型计算机芯片的开发。

在日常生活中，要控制灯光的开还是关，只需伸手按一下开关就可以调节。然而，当光的空间缩小到几纳米时，量子力学效应占据了主导地位，这个时候，变得不确定起来。

正如朱利叶斯·马克西米利安大学（JMU）和比勒费尔德大学（University of Bielefeld）的科学家在《自然物理学》（Nature Physics）杂志上所展示的那样，两者甚至可能同时出现

维尔茨堡教授Bert Hecht解释道：“在电子晶体管的尺寸尺度上探测量子物理的这些奇异状态，有助于开发未来计算机芯片的光量子技术。”所研究的纳米结构是在他的团队中产生的。

我们数字世界的技术基于这样一个原理，即电流流动或不流动：1或0，开或关。存在两种明确的状态。另一方面，在量子物理学中，可以无视这一原理，任意叠加假设的对立。这增加了多次传输和处理信息的可能性。这种叠加态已经存在一段时间了，特别是对于光的粒子，即所谓的光子，它被用于探测引力波。

检测到量子态

来自比勒费尔德和维尔茨堡的物理学家和物理化学家团队已经成功地直接在纳米结构中检测到了这种光的叠加状态。光在非常小的空间内被纳米结构捕获，并耦合到电子振荡，即所谓的等离子体激元。这使得光的能量在纳米尺度上保持不变。

在维尔茨堡教授托比亚斯·布里克斯纳（Tobias Brixner）小组的实验中，研究人员调查了一个光脉冲中有多少光子耦合到纳米结构上。结果是：同时没有光子和三个光子！布里克斯纳解释道：“检测这种特征是一个巨大的挑战。用灵敏的探测器可以很好地检测光子；然而，对于同样处于量子力学叠加状态的单光子，在纳米世界中并不存在合适的方法。”此外，光子和电子的耦合态存活不到百万分之一秒，然后再次衰变，几乎没有时间检测它们。

最高的空间和时间分辨率组合

在目前发表的实验中，使用了一种特殊的检测方法。“在状态衰变过程中释放的能量足以从纳米结构中释放出其他电子。”Walter Pfeiffer教授解释道，他在开发物理模型和解释数据方面发挥了关键作用。然后可以使用光电发射电子显微镜和几纳米的分辨率在图像中捕获触发的电子。由于衰减时间快，超短激光脉冲序列被用来获得光的叠加态的“指纹”。

这是朝着直接在纳米尺度上分析耦合光子和电子的全量子物理状态的目标迈出的第一步。一种过程，如在医学中，用术语“断层扫描”来描述。因此，相关科学家的办公室和实验室的灯应明显保持打开状态。

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