如何“留住光”

刘晓英　阮文琳　张育新

我们可以握住沙、触摸水，甚至将气体装入玻璃瓶内，而光就像时间，转瞬即逝，我们看得见它却摸不着，那要如何才能把它“留下”呢？

光是一种处于特定频段的光子流，以电磁波的形式直线传播，其本质是交互变换的电场和磁场。变化的电场会产生磁场，变化的磁场又反过来产生电场，这样就会形成电磁波。我们平时所看到的五颜六色的光其实就是不同波长所带来的颜色差异。

爱因斯坦的狭义相对论也对光的传播有所描述：光子一旦产生就会以光速运动，因为它们静止时质量为零，所以当光子穿过量子场时，不会发生相互作用。也就是说，光的传播不需要能量，一经产生，就能够以光速永远地传播下去。那么对于这样快速运动，无法触碰的东西，我们是否真的能够“留下”它呢？光的传播速度非常快，它在真空中的速度高达3×108m/s，在空气中由于气体微粒等介质的存在，传播速度会稍慢些，而在折射率更大的介质中，传播速度还会更慢。科学家们正是利用光传播中的这一特性，通过降低光的传播速度，让光先“慢下来”，然后使用一种特殊的物质让它“留下来”。

通常的光子运输就像铁路运输一样，光纤网络就像一条条纵横交错的铁道，而量子中继器就是其中负责集合和分配的中转站，以此来构建一个庞大的“光子运输系统”，即量子网络。而由于一些技术瓶颈问题，“铁路”的长度受到一定限制，因此“中转站”之间的远距离连接也成为一大挑战。……