洛桑联邦理工学院（EPFL）的物理学家首次找到了一种让光子与原子对产生相互作用的方法。这一突破对腔量子电动力学（QED）领域具有重要意义，这将是一种引领量子技术之路的前沿领域。

毫无疑问，我们正在稳步迈向基于量子物理学的新技术时代。但要实现这一目标，我们首先必须掌握使光与物质相互作用的能力——或者更确切地说，是光子与原子产生相互作用的能力。

这已经在一定程度上实现了，并为我们提供了腔量子电动力学（QED）的前沿技术领域，该技术已经被用于量子网络和量子信息处理。尽管如此，但还是有很长的路要走。目前光与物质的相互作用仅限于单个原子，这限制了我们在基于量子技术的复杂系统中研究它们的能力。

在《自然》杂志上发表的一篇论文中，EPFL基础科学学院的Jean-Philippe Brantut小组的研究人员找到了一种方法，可以让光子在超低温下与成对的原子“混合”。

研究人员使用了所谓的费米气体，这是一种由原子构成的物质状态，类似于材料中的电子。Brantut解释说：“在没有光子的情况下，气体可以在原子间非常强烈地相互作用态下制备，形成松散结合的对。当光被发送到气体上时，其中一些对可以通过吸收光子而变成化学结合的分子。”

这种新效应的一个关键概念是它“相干地”发生，这意味着光子可以被吸收，将一对原子变成一个分子，然后发射回来，再被多次重新吸收。Brantut说：“这意味着对光子系统形成了一种新型的‘粒子’，这在技术上是一种激发，我们称之为‘对极化子’。这在我们的系统中成为可能，其中光子被限制在一个‘光腔’中。它是一个封闭的盒子，迫使它们与原子产生强烈相互作用。”

混合对极化子具有光子的一些特性，这意味着它们可以用光学方法进行测量。它们还具有费米气体的一些特性，例如它在入射光子之前最初拥有的原子对数量。

Brantut说：“气体的一些非常复杂的特性被转化为光学特性，可以直接测量，甚至不会干扰系统。未来的主要应用将是量子化学，因为我们证明了使用单光子可以相干地产生一些化学反应。”（编译:Qtech）