哈嘍，大家好，我是小方，今天，我們主要來看看，科學(xué)家們最近如何給光裝上了一個神奇的“旋轉(zhuǎn)開關(guān)”，這個聽起來像科幻的進展，正把量子計算從實驗室的深冷柜推向我們未來的常溫生活。

傳統(tǒng)的電子計算機用0和1存儲信息，而在更前沿的量子世界，科學(xué)家一直夢想用光子的旋轉(zhuǎn)方向（左旋或右旋）來編碼量子信息，這被稱為“谷自由度”，但過去有個大麻煩：這種旋轉(zhuǎn)信息在室溫下稍縱即逝，好比在沙灘上寫字，海浪一來就抹平了，為了留住它，設(shè)備不得不泡在接近絕對零度（零下270攝氏度左右）的液氦里，又貴又笨重，離實用很遠(yuǎn)。

最近，來自斯坦福大學(xué)和暨南大學(xué)的一支聯(lián)合團隊，終于找到了在室溫下“鎖住”光子旋轉(zhuǎn)信息的高明辦法，他們不再依賴笨重的制冷機，而是設(shè)計了一面特殊的“光子魔鏡”，這面“鏡子”其實是一個由單晶硅制成的精密納米結(jié)構(gòu)陣列，上面每個小方塊都故意被切掉一角，形成一種特殊的手性光學(xué)模式（準(zhǔn)束縛態(tài)）。

當(dāng)把這面“魔鏡”與只有原子層厚的二維材料二硒化鉬結(jié)合后，奇跡發(fā)生了：用普通光照射，材料在室溫下發(fā)出的光，會穩(wěn)定地傾向于某一種旋轉(zhuǎn)方向，圓偏振純度達(dá)到了0.5，創(chuàng)下了同類器件的室溫新紀(jì)錄，這相當(dāng)于給了光一個穩(wěn)定的“記憶”。

這項突破厲害在哪？簡單說，它掃清了谷電子學(xué)走向?qū)嵱玫囊淮笳系K——溫度。團隊核心成員潘峰博士指出，這是首次在室溫下實現(xiàn)對光子自旋與電子自旋耦合的有效調(diào)控。

這意味著，未來基于此原理的量子光源、光通信芯片或傳感器，有可能做得像手機芯片一樣小巧，而且能在日常環(huán)境中穩(wěn)定工作，能耗和成本都將大幅下降。

這項技術(shù)的潛力遠(yuǎn)不止于理論，研究團隊已經(jīng)提出了更宏大的設(shè)想：如果能在此基礎(chǔ)上，通過電場約束等技術(shù)創(chuàng)造出量子受限的激子，就可能制造出按需發(fā)射、偏振方向可控的量子單光子源。

這種光源是構(gòu)建安全量子通信網(wǎng)和光量子計算機的理想部件，更進一步，如果能實現(xiàn)光與物質(zhì)更強的手性耦合，甚至有望將發(fā)光的圓偏振純度推向接近100%，徹底“鎖死”光的旋轉(zhuǎn)信息。

想象一下，不遠(yuǎn)的將來，數(shù)據(jù)中心里高速運算的光模塊，或連接城市的量子保密通信網(wǎng)絡(luò)，其核心部件可能就源于這項讓光在室溫下“記住”旋轉(zhuǎn)方向的技術(shù)，光的左旋和右旋，將在數(shù)字世界的底層扮演起關(guān)鍵角色。