【红叶网探索分享】

　　首先，科学家们已经证明他们可以及时通过“狭缝”发送光。这项新实验是对光线通过屏幕中的两条狭缝照射，在空间上产生独特的衍射图案，其中光波的波峰和波谷相加或抵消。在这项新实验中，研究人员及时创造了类似的模式，基本上改变了超短激光脉冲的颜色。这些发现为模拟计算机的进步铺平了道路，模拟计算机操纵印在光束上而不是数字位上的数据 - 它甚至可能使这些计算机从数据中“学习”。它们还加深了我们对光的基本性质及其与材料相互作用的理解。

　　对于这项新研究，4 月 3 日发表在《自然物理学》杂志上（在新标签页中打开），研究人员使用了氧化铟锡 (ITO)，这是大多数手机屏幕中的材料。科学家们已经知道 ITO 可以响应光从透明变为反射，但研究人员发现它发生的速度比以前想象的要快得多，不到 10 飞秒（十亿分之一秒的百万分之一）。

　　“这是一个非常大的惊喜，一开始这是我们无法解释的事情，”研究的主要作者Riccardo Sapienza（在新标签页中打开）伦敦帝国理工学院物理学家 Live Science 告诉 Live Science。最终，研究人员通过仔细研究 ITO 中的电子如何响应入射光的理论，弄清楚了为什么反应发生得如此之快。“但我们花了很长时间才理解它。

　　时间换空间

　　1801 年，英国科学家托马斯·杨 (Thomas Young) 首次使用现在经典的“双缝”实验证明了光的波状性质。当光线照射在有两个狭缝的屏幕上时，波会改变方向，因此从一个狭缝散出的波与屏幕重叠波浪穿过另一个。这些波的波峰和波谷叠加或抵消，形成明亮和黑暗的条纹，称为干涉图样。

　　在这项新研究中，Sapienza 及其同事通过在涂有 ITO 的屏幕上照射“泵浦”激光脉冲，及时重建了这种干涉图案。虽然 ITO 最初是透明的，但激光发出的光改变了材料内电子的特性，因此 ITO 像镜子一样反射光。随后击中 ITO 屏幕的“探测”激光束会将这种光学特性的暂时变化视为一条只有几百飞秒长的时间缝。使用第二个泵浦激光脉冲使材料表现得好像它在时间上有两个狭缝，类似于光通过空间双缝。

　　通过传统的空间狭缝会导致光改变方向并呈扇形散开，而当光通过这些双“时间狭缝”时，它的频率会发生变化，这与其波长成反比。可见光的波长决定了它的颜色。

　　在新实验中，干涉图案表现为条纹，或频谱中的额外峰值，这些峰值是不同频率下测量的光强度的图表。就像改变空间狭缝之间的距离会改变所产生的干涉图案一样，时间狭缝之间的滞后决定了频谱中干涉条纹的间距。这些干涉图案中在其振幅降低到背景噪声水平之前可见的条纹数量揭示了 ITO 特性变化的速度；响应较慢的材料产生较少的可检测干涉条纹。

　　这不是科学家们第一次弄清楚如何跨越时间而不是空间来操纵光。例如，谷歌的科学家表示，他们的量子计算机“Sycamore”创造了一种时间晶体，一种随时间周期性变化的物质新相，而不是原子在空间中以周期性模式排列。

　　安德烈阿卢（在新标签页中打开），纽约城市大学的一位物理学家，他没有参与这些实验，但做了单独的实验，及时产生光的反射，将其描述为时间和空间如何可以互换的又一次“巧妙示范”。

　　“该实验最显着的方面是它展示了我们如何能够非常快速且显着地改变这种材料 (ITO) 的介电常数 [它定义了一种材料传输或反射光的量]，”Alù 告诉 Live Science通过电子邮件。“这证实了这种材料可以成为展示时间反射和时间晶体的理想候选材料。

　　研究人员希望利用这些现象来创造超材料，或旨在以特定且通常是复杂的方式改变光路的结构。

　　到目前为止，这些超材料一直是静态的，这意味着改变超材料影响光路的方式需要使用全新的超材料结构——例如，用于每种不同类型计算的新模拟计算机，Sapienza 说。

　　“现在我们有了一种可以重新配置的材料，这意味着我们可以将它用于多个目的，”Sapienza 说。他补充说，这种技术可以实现模仿大脑的神经形态计算。

声明：本文内容仅代表作者个人观点，与本站立场无关。如有内容侵犯您的合法权益，请及时与我们联系，我们将第一时间安排处理。更多精彩内容请关注红叶网