重温爱因斯坦理论：科学家利用光子晶体产生"伪引力"

重温爱因斯坦理论：科学家利用光子晶体产生"伪引力"扭曲光子晶体和光子晶体的概念图。资料来源：K.Kitamuraet.al.爱因斯坦的相对论早已确定，电磁波（包括光和太赫兹电磁波）的轨迹可以被引力场偏转。科学家们最近从理论上预测，通过在低归一化能量（或频率）区域使晶体变形，复制引力效应（即伪引力）是可能的。东北大学大学院工学研究科的KitamuraKyoko教授说："我们开始探索光子晶体的晶格变形是否能产生伪重力效应。"DPC中光束轨迹的实验装置和模拟结果光子晶体的作用光子晶体具有独特的特性，使科学家能够操纵和控制光的行为，成为晶体内光的"交通管制器"。光子晶体的构造是将两种或两种以上不同的材料周期性地排列在一起，这些材料具有不同的与光相互作用和减缓光速的能力，并以有规律的重复模式排列。此外，在光子晶体中还观察到了由于绝热变化而产生的伪重力效应。北村和她的同事通过引入晶格畸变对光子晶体进行了改造：元素间的规则间距逐渐变形，从而破坏了质子晶体的网格状模式。这就操纵了晶体的光子带结构，导致光束在中间出现弯曲轨迹--就像光束经过黑洞等大质量天体一样。实验结果，B端口和C端口之间的传输差清楚地显示了DPC中的光束弯曲。资料来源：K.Kitamuraet.al.实验细节和影响具体来说，科学家们在实验中使用了一种原始晶格常数为200微米的硅扭曲光子晶体和太赫兹波。实验成功证明了这些波的偏转。Kitamura补充说："就像重力使物体的轨迹发生弯曲一样，我们也想出了在某些材料内使光线发生弯曲的方法。这种太赫兹范围内的面内光束转向可用于6G通信。"大阪大学副教授MasayukiFujita说："在学术上，研究结果表明光子晶体可以利用引力效应，为引力子物理学领域开辟了新的道路。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1391051.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1391051.htm

科学家打破对称激发极化子 开启纳米光子学的未来

科学家打破对称激发极化子开启纳米光子学的未来在发表于《eLight》的一篇新论文中，由华中科技大学张新亮教授、李培宁教授和中国地质大学戴志高教授领导的科学家团队开发出一种新技术，通过控制近场激发源，实现各向异性HPs的平面内激发和传播。他们的研究拓展了操纵非对称极化子的可能性，可应用于可重构的极化子器件。晶体表面的光盘天线为打破双曲极化子的对称性提供了面内极化激发源。资料来源：中国地质大学/刘璐最近，人们在低对称性单斜晶体中发现了双曲剪切极化子，也称为镜像对称断裂极化子。这些剪切极化子的非对称性源于低对称晶体固有的非赫密特介电常数张量，而高对称晶体不具备这种特性。研究小组研究了线性极化面内源对在高对称性、低损耗系统中产生具有增强定向传播的对称破缺HP的影响。研究小组通过理论和实验证明，控制近场激励源可以配置平面内HP的激励和传播。它可以打破平面高压的镜像对称性，而无需低晶体对称性。该团队的源配置方法能够在宽广的频率范围内调整非对称极化子的传播，从而为纳米尺度上光引导和传播的动态稳健控制建立了新的自由度。他们的研究成果拓展了操纵极化子的可能性，并可应用于可重构极化子器件，用于偏振相关的纳米光子电路或光隔离。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1381075.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1381075.htm

科学家发现一种涉及泄漏模式的新型耦合机制 推动光子学的发展

科学家发现一种涉及泄漏模式的新型耦合机制推动光子学的发展描述光在所开发的基于超材料的光学半导体的波导阵列中无串扰传播的插图。资料来源：KAIST集成超光子学小组在最近出版的《光科学与应用》（LightScience&Application）杂志上，韩国科学技术院（KAIST）电子工程系副教授SangsikKim和他在德克萨斯理工大学的学生证明，各向异性漏波可以利用亚波长光栅（SWG）超材料实现紧密间隔的相同波导之间的零串扰。这一与直觉相反的发现大大增加了横向磁（TM）模式的耦合长度，而由于横向磁（TM）模式的约束性较低，一直以来都是个难题。这项研究建立在他们之前对SWG超材料用于减少光学串扰的研究基础之上，包括控制蒸发波的集肤深度和各向异性导波模式中的特殊耦合。最近，SWG在光子学领域取得了重大进展，使各种高性能PIC元件成为可能。然而，TM模式的集成密度仍然面临挑战，其串扰大约是横向电（TE）模式的100倍，阻碍了高密度芯片集成。"我们的研究小组一直在探索用于密集光子集成的SWG，并取得了显著的改进。然而，以前的方法仅限于TE极化。在光子芯片中，还有另一种正交偏振TM，它可以使芯片容量翻倍，有时比TE更受欢迎，例如在渐变场传感中。"Kim解释说："TM比TE更难密集集成，因为它的波导宽高比通常较低，限制较少。"起初，研究小组认为使用SWG不可能减少串扰，因为他们预计泄漏模式会增强波导之间的耦合。然而，他们把重点放在了各向异性扰动与泄漏模式的潜力上，并假设可以实现交叉抵消。通过对泄漏SWG模式的模态特性进行耦合模式分析，他们发现了具有类似泄漏模式的独特各向异性扰动，从而实现了紧密间隔的相同SWG波导之间的零串扰。利用Floquet边界仿真，他们在业界现成的标准绝缘体上硅（SOI）平台上设计出了切实可行的SWG波导，与带状波导相比，其串音抑制效果显著，耦合长度增加了两个数量级以上。这一突破还大大降低了PIC内的噪声水平，对量子通信和计算、光学计量和生化传感具有潜在影响。研究人员进一步强调了他们工作的广泛意义，指出这种新颖的耦合机制可以扩展到其他集成光子学平台和波长范围，包括可见光、中红外和电信波段以外的太赫兹。这种惊人的耦合机制拓展了密集光子集成的潜力，打破了传统观念，推动了该领域的发展。随着研究的不断深入，光子学产业很可能会转向密度更大、噪声更低、效率更高的集成电路技术。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1383385.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1383385.htm

科学家实现将单光子流转化为可以同时被检测到的光子对

科学家实现将单光子流转化为可以同时被检测到的光子对单个原子被激光激发后会散射出一个又一个光子。光学滤波器会从这些单光子流中去除某些颜色成分。这就使剩余的光子成为同时离开滤光器的光子对。资料来源：柏林洪堡大学物理系这对量子通信也很有用。研究小组现已在科学杂志《自然-光子学》（NaturePhotonics）上发表了他们的研究成果。1900年，马克斯-普朗克（MaxPlanck）提出了这样一个假设：光不能与原子等物质交换任意数量的能量，而只能交换某些被称为量子的离散"能量包"。五年后，阿尔伯特-爱因斯坦又提出，这些量子并不仅仅是一个计算量，光本身就是由量子组成的，也就是我们现在所说的光子。事实上，现在的光电二极管灵敏度足以记录单个光子。在持续照明的情况下，这些光电二极管不会产生稳定的电信号，而是会产生一系列短电流脉冲。每个电流脉冲都表示检测到一个光子。如果被激光束激发出荧光的单个原子的光照射到这种高灵敏度的光电二极管上，则永远不会同时检测到两个光子。在这方面，单个原子发出的荧光与激发它的激光不同，因为激光中的光子确实是同时出现的。但是，如果两个激光光子同时照射到一个原子上，原子只会吸收一个光子，而让第二个光子通过。随后，原子会将吸收的激光光子向随机方向辐射，只有这样它才能吸收另一个激光光子。换句话说，单个原子一次只能散射一个光子，单个原子的荧光中的光子撞击探测器时就像珍珠串一样排成一排。DAALI项目和其他量子技术研究都利用了这一特性。例如，在量子通信中，自然原子或人造原子发出的单光子被用于防窃听通信。光子对的惊人发现不过，洪堡大学的研究团队现在已经能够利用单个原子的荧光来展示一种非常令人惊讶的效果。当科学家们用滤光片去除光中的某种颜色成分时，单光子流就会转化为同时被检测到的光子对。因此，只要从单光子流中去除正确的光子，剩余的光子就会突然变成成对的光子。这种效果无法与我们日常生活中的感知相协调；如果你禁止一条街上所有的绿色汽车，剩下的汽车也不会突然成对地挨在一起行驶。此外，以前认为单个原子一次只能散射一个光子的观点似乎也被推翻了：如果通过合适的滤色镜观察，原子完全可以同时散射两个光子。大约40年前，巴黎国立高等师范学院的让-达利巴德（JeanDalibard）和塞尔日-雷诺（SergeReynaud）在他们关于原子散射光的理论研究中就预测到了这种效应。然而，直到现在，量子物理学家于尔根-沃尔兹（JürgenVolz）和阿诺-劳申博特尔（ArnoRauschenbeutel）领导的研究小组才在实验中证明了这一点。于尔根-沃尔兹说："这是一个绝妙的例子，说明当我们试图了解微观层面的过程是如何发生的时候，我们的直觉会在多大程度上让我们失望。"阿诺-劳申博特尔（ArnoRauschenbeutel）补充说："然而，这不仅仅是一种好奇心。事实上，产生的光子对是量子力学纠缠的。因此，在两个光子之间存在着爱因斯坦不愿相信的距离上的幽灵作用，例如，由于这种作用，人们可以传送量子态。"沃尔兹和劳申博特尔一致认为："单个原子非常适合作为这种纠缠光子对的来源，直到最近，几乎没有人会相信这一点。"事实上，所展示的这种效应可以实现纠缠光子对的光源，其亮度达到理论上可能的最大值，从而超越现有的光源。此外，这些光子对在本质上与发射它们的原子相匹配。这样，人们就可以直接将光子与量子中继器或量子门连接起来。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1393305.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1393305.htm

科学家开发出能产生量子纠缠光子网的超薄超表面

科学家开发出能产生量子纠缠光子网的超薄超表面桑迪亚国家实验室和马克斯-普朗克研究所的科学家们已经开发出一种方法，它可以使用比平时简单得多的设置来生产量子纠缠光子网。其关键则是一个厚度只有纸的1/100的精确图案表面，它可以取代一屋子的光学设备。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1316551.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1316551.htm

科学家发明了一种可以不断生长的机器人

科学家发明了一种可以不断生长的机器人这个名为FiloBot的生长机器人由意大利理工学院的科学家设计，灵感来自攀缘植物的适应性和环境探索策略。该机器人使用热塑材料来构建自己的茎状身体，生长方向由环境刺激决定，光线传感使之拥有向光性或趋暗性，重力传感使之能向地心前行，一般扰动可以自主决策避障。投稿：@TNSubmbot频道：@TestFlightCN