来源：美国爱荷华州立大学（Iowa State University）；太赫兹研发网 余郑璟博士 编译

此图显示了超电流的光波加速，这给研究人员提供了探究一种新量子现象的途径。这种方法可为量子计算、传感和通信应用等实际研究领域开辟出一条前进的道路。
图片来源：王吉刚（音译）/ 美国爱荷华州立大学

    科学家们利用光波来加速超电流，为研究量子世界的独特性找到了新途径，今后的应用可涉及高速量子计算机、通信，以及其他技术领域的禁光发射。

    科学家们在超电流中观察到意想不到的现象——电流在材料中可以无电阻的移动，当然这通常在超低温环境下发生——打破对称、突破禁区、颠覆了传统的物理学定律。美国爱荷华州立大学物理与天文学教授，同时也是美国能源部艾姆斯实验室（Ames Laboratory）资深科学家，本项目负责人，王吉刚（音译）教授表示。

    王教授的实验室率先使用了太赫兹频率的光脉冲（每秒数万亿脉冲）——在超电流中加速电子对，也就是库珀对。在这种情况下，研究人员跟踪了加速电子对发出的光。他们发现了“二次谐波光发射”，即用于加速电子的入射光频率两倍的光。王教授解释到，这就类似于从红色光谱到深蓝色的颜色变化。

    “这些二次谐波太赫兹辐射，在超导体中本应是禁光，”他说，“这与传统观点相悖。”

    王教授和他的合作者——包括伯明翰阿拉巴马大学（the University of Alabama at Birmingham）物理系教授兼主席Ilias Perakis，工程系主席Raymond R. Holton，以及威斯康星﹒麦迪逊大学（University of Wisconsin-Madison）教授Theodore H. Geballe，在最新一期科学期刊《物理评论快报》在线发表的研究论文中公布了他们的发现。

王吉刚使用太赫兹激光作为控制旋钮加速超电流，获得物质量子态新型、潜在的新用途。
图片来源：Christopher Gannon / 美国爱荷华州立大学

    禁光让我们接触到一种奇异的量子现象——那就是原子微级的能量与粒子——被称为禁止安德森伪自旋旋程（forbidden Anderson pseudo-spin precessions）。

    （该现象是以1977年诺贝尔物理学奖共同得主，已故菲利普•w•安德森(Philip W. Anderson)命名。他对无序材料(如缺乏规则结构的玻璃)中的电子运动进行了理论研究。）

    王教授最近的研究是通过一种叫做量子太赫兹光谱学的工具实现的。这种工具可以对电子进行可视化与控制。它使用太赫兹激光作为控制旋钮来加速超电流，并获得了物质量子态新型、潜在的新用途。

    科学家们表示，对这一现象和其他量子现象的了解和研究可能有助于推动重大创新。

    就像今天的千兆赫晶体管和5G无线路由器取代了半个多世纪前的千兆赫真空管或热电子管一样，在设计原则和新设备上，科学家们正在寻求进一步的飞跃，以实现量子计算和通信实力，” 伯明翰阿拉巴马大学的Perakis说。

    “找到控制、访问和操纵量子世界的特殊特性，并将其与现实世界的问题联系起来的方法，是对当今科学界的一大推动。美国国家科学基金会(National Science Foundation)已将量子研究列入其未来“十大理念”研究之一。”

    王教授说：“对超导态对称性破缺的确定和理解，这是基础量子物质发现和实际量子信息科学的新前沿。二次谐波的产生是一个基础对称探头。这将有助于发展未来量子计算策略和高速低能耗的电子学。

    不过，在此之前，研究人员还需要对量子世界进行更多的探索。而这种被禁止的超导体的二次谐波发射，王说，代表着“量子物质的一个基本发现”。