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单身光子和电子“结婚”，或加速“生出”量子计算机？
来源：懂不懂常识2017-11-01

从大爆炸诞生的那一刻起，光就以每秒30万公里的速度沿着直线不知疲倦地奔跑，永远也停不下来，甚至也慢不下来，除非遇到黑洞什么的，才会一头扎进去，寿终正寝，或者在经过大质量天体的时候，稍微扭一下腰身。光的这种性质在爱因斯坦的相对论里得到了精确定义，光速也成为宇宙中三大最重要的常数之一。

当光照射到金属上的时候，会激发出金属表面的电子，爱因斯坦称之为光电效应，自此以后光和电的相互作用就被科学家们联系在一起详加研究，到现在已经发展出各种各样的理论，结出了丰硕灿烂的成果，我们所拥有的一切差不多都与光和电相关。光电理论发展到这地步，似乎已经没有多少创新的余地了。

伦敦帝国理工学院的科学家可不这样认为，他们突发奇想，如果把单个光子和电子捆绑在一起，会发生什么事情呢？可想法很丰满，现实很骨感，这个奇想在现有技术条件下还没法做到，科学家们只好退而求其次，决定在计算机上进行模拟。他们找到了一种近年来发现的特别的新材料——拓扑绝缘体，这种材料和普通绝缘体不同，它的内部是绝缘的，仅允许电子在它的表面移动。

依据对拓扑绝缘体的现有研究，研究人员建立了一个直径10纳米的拓扑绝缘体小球模型，模拟了光通过小球的情形。正常情况下光会沿直线传播，但在绝缘体小球上，单个光子和电子耦合在一起，产生了一种新形式的光，把光和电子的部分特性融合在了一起。比如电子移动的时候，一旦遇到材料中的缺陷便会停下来，但在这种情况下，光子带着电子一路飞奔，依然能畅通无阻。最奇诡的是，光子因为附着在电子上，只能被迫沿着小球的曲面运动，光被困在了纳米小球的表面！

这项技术使科学家们在室温下就可观测量子现象和量子行为，还可使电子变得更加“坚强”，提高抗干扰和物理缺陷的能力，对未来量子计算机的研究可能产生巨大影响，研究团队正在与实验物理学家合作，希望能利用现有科技将其变成现实。