英国科学家寻找到减慢光速的新方法

    这项控制光速的技术对利用光脉冲进行信息处理的应用很有好处，比传统硅芯片电子学的电流信号更好。光学信息技术已经成为一种远距离传输信息的标准方式，它可以在光纤中传输光信号。但是如果光子中包含的信息能够在“光学线路”（类似于目前使用的电子学线路）中分流，那么信息的传递将更快，功率也能更大。控制光学线路中的光速可以调整信号的同步，甚至能够在“冻结光子”中存储信息。操控光子的设备还能用来制造超级量子计算机，它可以利用量子力学规律运行比现有超级计算机更庞大的计算程序。

   在此之前已经有减慢光速的方法了。最开始是在金属原子超冷气体中实现的，这种气体的温度纸币绝对零度稍高一些。后来，研究人员们认识到，利用激光可以调节固态晶体材料（例如红宝石）中的光导性质，光线通过材料时，由于与晶体原子发生相互作用而减慢速度。

    Philips和同事们现在找到了一种方法，利用微电子技术中的半导体来设计制造减慢光速的材料。光线在传播的过程中，通常会与介质材料中原子发生相互作用。每个光子都是一个振动着的电磁波包，它们与原子中的电子的相互作用可以用量子理论描述。像光速减慢这样的量子光学效应可以利用激光改变原子的电子态（也就是影响电子与光子的相互作用）来实现，从而有效地减慢光速。

    在半导体平板材料（如硅芯片）中，电子态太混乱，不能用来精确调节。但是在非常薄（只有几纳米厚）的半导体薄膜中，电子态可以很好的排布，并且可以通过改变薄膜厚度来控制电子态。如此薄的薄层称为量子阱，从效果上来说，它们就像是人造原子一样。

    Philips和同事们发现，用半导砷化铟镓和砷化铝铟制成的多层量子阱中的电子态可以表现出减慢光速等量子光学现象。这种层状薄膜还表现出一种不常见的“无粒子数反转光放大”效应，它是产生激光的基本要求，光信号可以在其中放大，但并不需要像传统激光器那样先要产生一种高能电子态优势。