神奇：科學家找到讓光加速減速的方法

要讓一根光纖只向一個方向傳導光，方法已經不止一種。最近，美國伊利諾伊大學厄本那-香檳分校研究人員首次實驗證明了用布裡淵散射引致透明（BSIT）可以實現這種效果，BSIT效應允許光向前傳播，而向後傳播的光被強烈吸收，還可以讓光纖中的光加快、減慢甚至停止。這種非交互的性質是構建絕緣器和環形器的基本條件，也是光學設計中必不可少的工具之一。相關論文發表在最近的《自然·物理學》雜志上。

在入射光功率不高的情況下，光纖材料分子的布朗運動會產生聲學噪聲。布裡淵-曼德爾斯塔姆散射最早發現於上世紀20年代初，是光波和聲波通過光纖材料的電致伸縮光壓耦合在一起，並發生聲光散射。「BSIT背後的基本物理過程存在於所有固體、液體、氣體甚至等離子體中。」論文第一作者、伊利諾伊大學研究生金允煥（音譯）說。

據物理學家組織網1月29日（北京時間）報道，研究人員實驗演示BSIT現象的工具很簡單，只是玻璃光纖和旁邊的玻璃環。「用一個微共振器（小玻璃環），把它和光纖靠得非常近時，能將其中特定波長的光吸收。」伊利諾伊大學機械科學與工程副教授高拉夫?巴爾說，「而通過BSIT效應能消除這種不透明，比如在旁邊加一束特定波長的激光，能讓系統再次變透明。這是一種以前從未見過的新物理過程。最重要的是我們發現，BSIT是一種非交互性現象——只能在一個方向引致透明，而在另一個方向，系統仍然會吸收光。」

在大部分聲學、電磁學和熱力學中，反演對稱性（如交互性）是一項基本原則。在一些特殊設備應用中，工程師經常要用各種技巧來打破交互性。現有的非交互性光學器件如絕緣器和循環器，通過磁場打破交互性。而在芯片尺度上產生磁場的材料很難制造，在一些系統中，磁場也是一種干擾源。

「我們已經證明了一種不用磁鐵也能獲得線性光學非交互性的方法，在任何普通的光學材料系統中都能實現，目前的任何商業光學工廠都能使用。」巴爾說，目前的布裡淵絕緣器是非線性設備，還需要過濾散射光，而BSIT是一種線性的非交互機制。BSIT還能加快和減慢光的波群速度，物理學家稱之為「快」光和「慢」光。「慢」光技術對量子信息存儲和光緩存器設備極為有用。將來有一天，這種緩存器有望並入量子計算機。

注:

光速是目前所發現的自然界物體運動的最快速度。按照傳統的物理學理論，光的速度是絕對的，在沒有障礙物的空間裡可達每秒30萬公裡。雖然光在通過水或玻璃等物質時傳播速度會變慢，但在回到自由空間後光速又會恢復正常。看來，想讓光「聽話」確實不容易。文中所述的可讓光速「減慢、加快甚至停止」的方法，無疑是對傳統理論的極大挑戰。不過話說回來，能馴服這樣一條「桀驁不馴」的光，所產生的後果將是不可想象的。