中国的一个物理学家团队展示了通过利用光的量子特性，超快激光相互作用增强了 20 倍，并且在不增加传递到目标的能量的情况下实现了这一目标。该研究结果发表在《自然》杂志上，对于如何在极短的时间尺度内探测物质具有潜在的影响。
华东师范大学吴健领导的研究人员利用一种称为亮压缩真空（BSV）的量子光态来触发钠原子中的隧道电离。与以稳定速率传送光子的传统激光脉冲不同，BSV 会产生光子密度的极大波动。这会导致瞬时强度非常高的短暂爆发，同时保持较低的平均能量。
研究小组发现，平均能量仅为 300 纳焦耳的 BSV 脉冲产生的非线性电离效应与有效强度高出 20 倍以上的传统激光脉冲相同。值得注意的是，这种增强是在平均功率没有增加的情况下发生的，从而最大限度地降低了目标和光学元件的热或结构损坏的风险。
非线性光学过程在各个领域都有影响力，包括高次谐波产生和阿秒物理学，后者在十亿分之一秒的时间尺度上检查电子动力学。目前这些领域的实验通常在材料损坏极限附近进行。研究人员表示，通过操纵光的量子统计特性而不是仅仅增加脉冲能量，可以独立于平均功率对相互作用强度进行微调，从而为未来以更低的能源成本和减少附带损害进行阿秒实验铺平道路。
这项工作符合量子光学的更广泛趋势，即将量子涨落视为宝贵的资源而不是噪声。尽管该技术仍处于实验阶段，但它预示着未来光的结构化量子态将在超快光学技术中发挥重要作用，补充传统的激光强度。这项研究反映了对量子光在高精度激光相互作用中的理解和应用的关键转变。
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