欧洲以色列科学家团队在量子纳米光子学领域取得突破

一支由欧洲及以色列物理专家联合组建的科研团队，在量子纳米光子学领域获得重大突破。该团队成功引入新颖的极化子腔，重新界定了光子束缚的极限。相关研究论文于近日在知名学术期刊《自然·材料》发表，详尽阐述了该项突破性的研究成果，展现出了一条非传统途径，成功超越现有的纳米光子学限制。

学者们长期致力于推动光子体积的极度压缩。光子的空间单位对应其波长。当光粒子被迫进入比自身波长大得多的腔体内，实际上会变得更为“聚焦”，进而增加其与电子间互相作用，放大腔室内的量子过程。然而，尽管科学家们在实现光子长度深度压缩方面取得了显著成效，但诸如光子快速损耗等问题仍堪忧。由于纳米腔体中光子的吸收迅速，此类损耗极大地制约了它们在某些量子应用中的发挥。

针对上述问题，此团队发明了拥有前所未有亚波长体积和寿命的纳米腔，得以有效解决这一难题。这些纳米腔拥有的面积低于100×100平方纳米，厚度仅为3纳米，且限制光子扩散所需时间较长。其精髓在于采用了双曲声子极化激元技术，一种专用于二维材料制造腔体的电磁驱动方式。

传统方法往往直接塑造六方氮化硼等材料，但本次研究颠覆性地采用了间接限制策略。研究者首先在金衬底上精密切割出纳米腔，然后将二维材料六方氮化硼精准放置于金衬板上。六方氮化硼有助于实现双曲声子极化激元的电磁驱动过程。当极化子从金衬底边缘向上穿行时，会受到强烈反弹，从而受到限制。如此一来，既保护了六方氮化硼原质，又能在腔室内实现高效、长久的光子束缚。

本研究成果所带来的显著优势，无疑为量子光子学的创新应用和拓展奠定了坚实基础，同时也打破了业已存在的光子束缚上限。接下来，研究人员拟借助这类空腔深入探索一些之前认为难以实现的量子现象规律，以进一步挖掘双曲声子极化激元行为中所蕴含的复杂且异常的物理学原理。

尽管光顽皮不羁，却能由科研团队精心制作密闭牢笼。尽管光子装置尺寸受到无法逃避的衍射极限限制，然而随着材料科学取得飞跃式进展，创新型纳米腔能够将光线束缚至超过衍射极限界限之内，为光电子机件运转提供全新可能性——不仅可以操控单一光子，更有望代替传统电子线路，大幅降低能耗。黄金薄膜因其卓越的镜面光学性能，被选定作为纳米腔体的基础材料；六方氮化硼则作为新兴热门二维材料，将共同开启半导体技术应用的崭新时代。