由于热会在量子计算中使用的量子位中产生错误,几乎所有的量子计算机目前只能在低于 -200°C 的温度下运行,需要如此低的温度来维持超导效应,这是量子计算机运行所必需的。然而,科学家持续的研究证明,液体光有可能让量子计算机在室温下工作,就像普通电脑一样。

液体光是一种超流体,在玻色-爱因斯坦凝聚态下,粒子将出现凝聚能力。玻色-爱因斯坦凝聚不遵循经典物理学定律,而是量子物理学的规则,它们可以携带和传导电力,但通常只存在几分之一秒,并且温度接近绝对零。

2017 年,加拿大蒙特利尔理工学院和意大利CNR纳米技术研究所的研究人员进行了一项实验,证明光在室温下可以达到超流体状态。实验中,有机分子制成的超薄膜夹在两个高反射镜之间,然后受到 35 飞秒(10 秒)的激光冲击,这种强烈的光物质相互作用导致了超流体的形成。光子与半导体中称为激子的电子-空穴对相互作用。这些激子施加偶极矩,与电磁场的偶极子结合,使激子和光子强烈耦合,最终形成一个极化子,它被认为是准粒子,由半光半物质组成,即使在室温下它也表现得像玻色-爱因斯坦凝聚态。该物质也可以称为液态光。

科学界第一次发现:在室温环境条件下,使用称为极化子的光物质粒子也可以发生超流体。通过这种方式,科学家们可以将光子的特性,比如它们的光有效质量和速度快与分子内的电子产生的强相互作用结合起来。在正常情况下,流体会在任何干扰物周围产生涟漪和旋转,但在超流体中,这种湍流在障碍物周围被抑制。

2021年,液体光研究再次取得重要进展。俄罗斯圣彼得堡州立大学的科学家使用激光照射人造半导体结构 - 微腔的方法,在目前世界上最薄的二硒化钼的原子级晶体中产生了玻色-爱因斯坦凝聚物。凝聚物当中包含了数万个液态光量子(也叫激子极化子)。它们兼具轻质粒子和普通物质粒子的特性,可以作为信息载体。这意味着,电中性液体光可以代替电子,穿过任何电子设备的微电路。极化子激光器将使量子计算机在常温环境下,以接近光速的速度处理大量数据流成为可能。

除了量子计算机,室温液态光还有望应用在电子、医疗保健、数据科学等许多领域。比如,能够高速传导电光信号的极化子开关可以让摩尔定律继续有效下去;液体光有可能被储存起来以备后用,这对于可持续开发能源非常有用;液态光技术可能会导致开发更先进、更高效的基于激光的设备、计算机、太阳能电池板和基于 LED 的电子设备;另外的研究认为,构成宇宙85%的暗物质可能也是超流体,如果这种理论是正确的话,那么对液体光的进一步研究还可以增加科学家们对暗物质和暗能量的理解。