控制光子的全自由度,制造出时间反演光波

物理学家们刚刚研发出一种新技术,可以反演光波的时间。

不,当然不是时间机器。他们只是找到了一种方法,诱导光波回溯其路径,并返回原点——在数学上,相当于时间反演。

这有什么意义呢?

试想现在一片大雾,远处隐隐约约有个广告牌,但是看不清上面的内容。如果我们能够反演光波的运动,并用当前接收到的图像,在计算机中模拟反演过程——相当于直接在计算机里生成广告牌上的内容。

当然,实际上因为热力学定律的限制,信息还原是有限制的,不可能得到完全内容。而且,即便当前获得了重大突破,但离实际应用还有很长的距离。

另一方面,这是第一次通过完全控制光子的所有自由度实现光波的时间反演。本身是一个巨大的成就,对诸如成像,非线性光学和显微操作等具有深远的影响。

以前,时间反演只能在低频波(例如声波,水波,以及在电磁频谱上的微波)上实现。物理学家实现了光波的部分时空控制。但是面对更高的频率,则十分棘手。

这也是现在澳大利亚昆士兰大学(UQ)和诺基亚贝尔实验室的物理学家备受赞誉的原因。

他们实验中用到的核心工艺流程,相当于为一个飘在空中的小球雕刻出3D结构。而每一刀都必须在万亿分之一秒的时间尺度内完成。基本上现有的工具都毫无帮助。

他们想出一种方法:放弃精度控制,直接把球切成一列薄片,自然形成了空间结构。

研究人员在论文中写道:“这种新型的光学控制方式,可以开辟出许多可能应用,用于非线性显微镜、微加工、量子光学,光阱等​、纳米光子学和等离激元学、光学放大以及探索其他非线性时空现象。”

该研究已经发表在《自然通讯》上。

原文:https://www.sciencealert.com/physicists-have-created-time-reversed-waves-of-light

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