科学家利用非经典光实现电子隧穿量子增强

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    华东师范大学教授吴健团队利用一种特殊的非经典光，在不增加总能量的前提下，让光与原子作用的效率提升了20倍以上，为制造更“温柔”却更强大的超快激光打开了新思路。近日，相关研究成果发表于《自然》。
    在超快科学领域，科学家一直梦想着利用一台特殊的高速摄像机，捕捉电子在原子、分子中运动的瞬间。实现这一梦想的关键一步，是用强激光把电子从原子或分子中“踢”出来，即发生隧穿电离。长期以来，要增强光与物质的相互作用，研究人员通常依赖的方法是不断提高激光峰值功率。然而，这种方法不可避免地会受到激光强度的制约。
    研究团队另辟蹊径，将目光投向名为“明亮压缩真空态”（BSV）的非经典光源。与普通激光相比，BSV光源的光子会突然“抱团”出现，形成瞬间的极高能量爆发。
    为排除其他因素干扰，研究团队以纯净的钠原子为实验对象，验证原子体系中电子隧穿的量子增强效应。利用超快标定技术，研究团队发现，一个平均能量仅为0.3微焦的BSV脉冲，产生的电离效果相当于7.1微焦的普通激光脉冲。换言之，研究团队“用1份的能量干出了20份能量的活儿”。
    值得一提的是，通过调节光子的“抱团”程度，可以像旋转旋钮一样，在不增加总能量的前提下，线性控制这个瞬间爆发的强度。由此，研究团队建立了一种新型调控方法，从依赖强度堆砌的经典模式，转向了基于量子统计调控的全新模式。（见习记者江庆龄）

来源：中国科学报