充分發揮量子計算機潛力的方法之一是將它們構建在基於光和物質的特性上——這樣，信息可以被存儲和處理，又可以以光速傳播。
科學家們剛剛向這個目標又邁進了一步，成功地產生了有史以來最大的光和物質混合粒子。
這些被稱為里德堡極化子的准粒子是在一塊含有氧化亞銅(Cu2O)晶體的幫助下製成，納米比亞是世界上少數幾個可出產寶石級質量氧化亞銅的地方之一。
從石頭中取出的晶體被拋光削薄至小於人類頭髮的寬度，然後夾在兩個鏡子之間用於捕獲光線，從而產生比之前所見的大100倍的里德堡極化子。
這一成就使我們更接近於生產出可以運行這些里德伯極化子的量子模擬器。
「用光製造量子模擬器是科學的聖杯，」英國聖安德魯斯大學的物理學家 Hamid Ohadi說，「我們創造里德堡極化子，這是它的關鍵成分，是朝着這個方向邁出了一大步。」
里德堡極化子如此特別的原因在於它們不斷地從光到物質再轉換回來。研究人員將光和物質比作同一枚硬幣的兩個面，這是極化子可以相互作用的物質面。
因為光粒子移動很快，但不會相互影響。物質速度較慢，但它能夠相互作用。將這兩種能力結合在一起有助於釋放量子計算機的潛力。
這種靈活性對於管理在觀察到之前仍未定義的量子態至關重要。距離建立功能齊全的量子計算機還有一段長路，但我們現在比以往任何時候都更接近。
里德堡極化子通過激子和光子的耦合形成。氧化亞銅是一種超導體，是允許電子無阻力流動的材料——之前的研究表明它含有巨大的里德堡激子。
激子是電中性准粒子，可以在適當的條件下強制與輕粒子耦合。這些在氧化亞銅中發現的大激子能夠在稱為法布里-珀羅微腔的特殊裝置中與光子耦合——本質上是一個鏡面三明治。
「在 eBay上購買銅礦石很容易，」聖安德魯斯大學的物理學家 Sai Kiran Rajendran說。「挑戰在於製造存在於極窄顏色範圍內的里德堡極化子。」
研究人員在他們的論文中寫道：「這些結果為實現強相互作用的激子-極化子和利用晶片上的光探索物質的強相關相鋪平了道路。」
該研究已發表在《自然材料》上。
