物理学家通过将光子冷冻在玻色 爱因斯坦冷凝物中来不可逆地分裂

光线可以指向不同的方向，通常也可以以相同的方式返回。但是，波恩大学和科隆大学的物理学家成功地创建了一条新的单向光路。它们将光子冷却到玻色-爱因斯坦冷凝物，使光聚集在光学“谷”中，不再从中返回。基础研究的发现也可能对未来的量子通信感兴趣。结果发表在《科学》杂志上。

甲光光束通常通过被引导到部分反射镜分割：然后的光的一部分被反射回创建的镜像。其余的穿过镜子。波恩大学应用物理研究所的马丁·威茨博士说：“但是，如果颠倒实验设置，这个过程可以扭转。” 如果反射的光和穿过反射镜的那部分光以相反的方向发送，则可以重建原始光束。

物理学家研究光的奇特光学量子态。Weitz与他的团队以及科隆大学理论物理研究所的Achim Rosch博士一起，正在寻找一种通过冷却光子来产生单向光路的新方法：在光子中，光应聚集在山谷中，从而不可逆地被分开。物理学家为此目的使用了由光子构成的玻色-爱因斯坦凝聚物，魏兹在2010年首次实现了该目的，成为了首个制造这种“超光子 ”的人。

一束光束在两个镜子之间来回投掷。在此过程中，光子与位于反射表面之间的染料分子发生碰撞。染料分子“吞噬”光子，然后再次将它们吐出。“光子获取染料溶液的温度，”韦茨说。“在此过程中，它们冷却至室温而不会丢失。”

通过用激光照射染料溶液，物理学家增加了镜子之间的光子数量。高浓度的光粒子与同时冷却相结合，导致各个光子融合形成“超光子”，也称为玻色-爱因斯坦凝聚物。

两个光学谷“捕捉”光

当前的实验按照此原理进行。但是，两个镜中的一个不是完全平坦，而是有两个小光学谷。当光束进入凹口之一时，距离，因此波长变得稍长。这样，光子具有较低的能量。这些轻粒子被染料分子 “冷却” ，然后在谷中进入低能态。

但是，凹痕中的光子的行为不像大理石在波纹板上滚动一样。大理石滚入瓦楞纸的谷中，并停留在其间，由“峰”隔开。

“在我们的实验中，两个山谷非常靠近，以至于发生了隧道耦合，” Weitz团队的主要作者克里斯蒂安·库茨切德(Christian Kurtscheid)报告说。因此，不再可能确定哪个光子在哪个波谷中。韦兹解释说：“光子被保持在两个谷中，并进入系统的最低能量状态。” “这将光不可逆转地分裂，就好像它正在穿过单向街道尽头的交叉路口一样，而光波则以不同的凹痕保持一致。”

科学家希望这种实验安排将有可能产生更复杂的量子态，从而允许产生交错的光子多粒子态。“也许量子计算机可能有一天会使用这种方法彼此通信，并形成一种量子互联网，”魏兹谈到未来。