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美国NIST研制超光速脉冲光

导读: 短脉冲光到达时,通常是呈现为某种对称曲线,统计学上就像一个钟形曲线。

  短脉冲光到达时,通常是呈现为某种对称曲线,统计学上就像一个钟形曲线。这个曲线的最前缘不能超过光速,但主体隆起部分,也就是脉冲的峰值,可以向前或向后倾斜,到达时会比通常的速度或快或慢。

  利用四波混频,研究人员发送200纳秒长的“种子”脉冲激光,进入加热的光电元件,其中包含原子铷气相,以及单独的“泵”光束,具有不同的频率,都是来自种子脉冲。这种气相可放大种子脉冲,转移峰值,使向前倾,这样,它就可超过光速。同时,有光子来自射入的光束,会与气相相互作用,产生第二个脉冲,这个脉冲称为“共轭”,这是因为它与种子脉冲的数学关系。它的峰值的传播也可以加快或放慢,这取决于激光如何调谐,以及增益介质的内部状况。

  美国国家标准与技术研究院(NIST:NationalInstituteofStandardsandTechnology)的研究人员开发出一种新颖的方法,可制成“超光速”脉冲光,在某种意义上,它们的传播速度比光更快。这项技术称为四波混频(four-wavemixing),可重塑部分光脉冲,使它们提前到达某个地方,这个地方是它们本来会到达的,就是在它们未经改变穿过真空时也会到达。这种新方法可用于改善通信信号的定时,也可用于探讨量子关联传播。

  根据爱因斯坦的狭义相对论,光在真空中传播具有普遍的速度限制。没有任何信息可以比光传播得更快。

  但还有一个漏洞。短脉冲光到达时,通常是呈现为某种对称曲线,统计学上就像一个钟形曲线。这个曲线的最前缘不能超过光速,但主体隆起部分,也就是脉冲的峰值,可以向前或向后倾斜,到达时会比通常的速度或快或慢。

  最近的实验产生了“无信息”(uninformed)的超光速脉冲,是因为放大脉冲的前缘,减弱或切断它的后端。这种方法产生了很大的噪音,明显没有大幅增加速度。四波混频产生了更干净,噪音更少的脉冲,可以更大地提高速度,这是因为“重新定相”(re-phasing)或重新排列构成脉冲的光波。

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