【原子也能当开关？普渡大学的研究揭示光子「晶体管」新突破】
你能想象原子也能像电路中的开关一样控制光吗？普渡大学的科学家们成功地把堆积在一起的原子变成了光子的「晶体管」，这个创新有望在未来建造量子网络！

由普渡大学物理与天文学副教授陈龙（Chen-Lung Hung）领导的团队，利用雷射冷却技术，将铯原子（cesium）「冻结」到接近绝对零度，并将它们紧紧地捕捉在集成光子电路上。这些原子能与光子进行高效互动，类似于电子电路中的晶体管，但这次的「开关」是用来控制光子的。

这些原子被冷却到负459.67华氏度（接近绝对零度），几乎完全静止不动。科学家们利用「拖拉光束」将它们定位在比光波长还短的距离上，这使得它们能非常高效地与光子进行互动。简单来说，这些原子成了一个超级小巧、精密的「光子」开关。

随着原子所处状态改变，光子可顺利通过电路或被完全阻断。

团队利用最新的纳米制造技术，将光子波导制作成微米级的圆环形共振器，光子可以在这个小小的圆环内不停地循环，与被捕捉的原子互动。当原子处于某种状态时，光子可以顺利通过电路；而当原子处于另一种状态时，光子则会被完全阻断。这就像一个可以精确控制的「光子闸门」。

普渡大学的研究生周新超（Xinchao Zhou）表示：「我们在集成光子芯片上捕捉了多达70个原子，它们能够集体与光子耦合，控制光子的传输。这是前所未有的成就。」

这些被捕捉的原子能共同作用，形成一种强有力的相干光-物质互动，就像船上的桨手同步划船使船更快前进一样。而且，这种系统还遵循量子叠加原理，可以储存和传输量子信息，成为未来量子网络的重要基础。

未来，这项技术有望应用于分布式量子计算、集体光-物质互动的研究，以及量子退化气体和超冷分子的合成等领域。科学家们计划进一步探索将这些原子有序排列在光子波导上，实现更高效的光子存储和传输，甚至可能在集成光子电路上形成新的量子物质状态。

这项研究的成果发表在《Physical Review X》上。