研究人员已经建立了一种产生高能“量子光”的新机制的理论，该机制可用于在原子尺度上研究物质的新特性
来自剑桥大学的研究人员与来自美国、以色列和奥地利的同事一起，开发了一种描述光的新状态的理论，这种光在很宽的频率范围内具有可控的量子特性，最高可达 X 射线频率. 他们的研究结果发表在《自然物理学》杂志上。
我们周围观察到的世界可以根据经典物理学定律来描述，但是一旦我们在原子尺度上观察事物，量子物理学的奇异世界就会接管。想象一个篮球：用肉眼观察，篮球的运动符合经典物理定律。但是构成篮球的原子却根据量子物理学运行。
光也不例外：从太阳光到无线电波，它大多可以用经典物理学来描述。但在微观和纳米尺度上，所谓的量子涨落开始发挥作用，经典物理学无法解释它们。
Pizzi 目前在哈佛大学工作的Pizzi和以色列理工学院的 Ido Kaminer 小组以及麻省理工学院和维也纳大学的同事合作开发了一种理论，该理论预测了一种控制光量子性质的新方法。
量子涨落使量子光更难研究，但也更重要的是：如果设计得当，量子涨落可以成为一种资源，控制量子光的状态可以使显微镜和量子计算中的新技术成为可能。
产生光的主要技术之一是使用强激光。当足够强的激光指向一组发射器时，它可以从发射器上撕下一些电子并为它们提供能量。最终，其中一些电子与它们从中提取的发射体重新结合，它们吸收的多余能量以光的形式释放出来。这个过程将低频输入光转化为高频输出辐射。
Pizzi 表示：假设所有这些发射器彼此独立，导致输出光中的量子涨落非常无特征。研究人员想研究一个系统，其中发射器不是独立的，而是相关的：一个粒子的状态告诉你另一个粒子的状态。在这种情况下，输出光开始表现得非常不同，它的量子涨落变得高度结构化，并且可能更有用。
为了解决这种被称为多体问题的问题，研究人员结合了理论分析和计算机模拟，其中一组相关发射器的输出光可以使用量子物理学来描述。
该理论由 Technion 的 Pizzi 和 Alexey Gorlach 领导发展，证明了可控量子光可以由具有强激光的相关发射器产生。该方法产生高能输出光，可用于设计 X 射线的量子光学结构。
有关研究人员花了几个月的时间使方程式变得越来越清晰，直到他们达到了可以用一个紧凑的方程式描述输出光和输入相关性之间的联系的地步。展望未来，研究人员希望与实验人员合作，以验证他们的预测。在事物的理论方面，他们的工作建议将多体系统作为产生量子光的资源，这是他们想要更广泛地研究的概念。
