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劳伦斯·伯克利国家实验室和加州大学伯克利分校的科学家在《物理评论快报》上写道，他们设计了一种“量子超材料”，这种材料具有自然界中没有的新特性。它由人造晶体组成，人造晶体由光和捕获的超冷原子组成。在许多方面，它与晶体相似，但其结构更“完美”，在天然材料中没有常见的缺陷。
研究人员表示，他们可能能够在这种光学晶体中精确定位“探针”原子，并使用另一种激光(近红外)来调整它们的行为，从而允许原子根据需要以光子的形式释放能量。反过来，这种原子能被另一个探针原子(位于相同或不同的晶格中)吸收，从而形成简单的信息交换。
领导这项研究的伯克利实验室材料科学部主任张翔说:“单光子发射的增强和超快速控制是量子技术的核心，尤其是量子信息处理。以前的方案只能实现其中一个，而我们的方案可以同时考虑这两个因素。”该论文的主要作者潘卡迪·加哈说:“新方法使我们能够控制光子发射的速度，从而通过光学手段更快更有效地处理和传输信息。”。
最新的计划预计将加速探测原子释放光子的速度，从纳秒(十亿分之一秒)到皮秒(1万亿分之一秒)。更重要的是，这一过程是“无损的”，这意味着光子不会像传统材料那样损失能量，从而克服了量子计算和信息处理的障碍之一。在量子计算中，快速释放光子并在原子间低损耗传输光子的能力是信息处理的关键一步。
研究人员发现铷原子非常适合这项研究，但是钡、钙和铯原子也可以植入人造晶体。虽然获得的人造晶体是一维的，但是通过这种方法可以产生二维和三维的量子超材料晶体结构。
嘉汉强调，最新的研究将“超冷原子”与超材料研究结合起来，“这种结合解决了超材料平台面临的一些主要挑战。”张翔说:“最新的研究有望为量子光和超材料之间的相互作用开辟新的领域。”
