任何一個(gè)小學(xué)理科生學(xué)到的第一課就是白光根本不是白的，而是許多光子的組合，這些構(gòu)成光的小能量滴，來自彩虹的每一種顏色--紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫。現(xiàn)在，斯坦福大學(xué)的研究人員已經(jīng)開發(fā)出一種光學(xué)裝置，允許工程師改變和微調(diào)光流中每個(gè)單獨(dú)光子的頻率，使之成為他們想要的幾乎任何顏色的混合物。 n8?gZ` W  
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這項(xiàng)成果于2021年4月23日發(fā)表在《自然通訊》上，是一種新的光子結(jié)構(gòu)，可以改變從數(shù)字通信和人工智能到尖端量子計(jì)算等領(lǐng)域。 1}(g=S  
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"斯坦福大學(xué)電氣工程系教授、該論文的資深作者Shanhui Fan說："這個(gè)強(qiáng)大的新工具使工程師掌握了以前不可能實(shí)現(xiàn)的控制程度。 $o
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該結(jié)構(gòu)由一條低損耗的光纜組成，它攜帶著光子流，就像繁忙通道上的許多車輛一樣經(jīng)過。然后光子進(jìn)入一系列的環(huán)，就像高速公路樞紐的四葉草造型。每個(gè)環(huán)都有一個(gè)調(diào)制器，用于轉(zhuǎn)換經(jīng)過的光子的頻率--我們的眼睛將其視為顏色的頻率。有多少個(gè)環(huán)就有多少個(gè)，工程師可以精細(xì)地控制調(diào)制器，以撥出所需的頻率轉(zhuǎn)換。 W>"i0p  
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研究人員設(shè)想的應(yīng)用包括用于人工智能的光學(xué)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)使用光而不是電子進(jìn)行神經(jīng)計(jì)算。完成光學(xué)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)有方法實(shí)際上并沒有改變光子的頻率，而只是重新安排了單一頻率的光子。研究人員說，通過頻率操縱來進(jìn)行這種神經(jīng)計(jì)算可能導(dǎo)致更緊湊的設(shè)備。 &t4j px  
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光子的顏色是由光子的共振頻率決定的，而共振頻率又是其波長的一個(gè)因素。一個(gè)紅色光子的頻率相對(duì)較慢，波長約為650納米。在光譜的另一端，藍(lán)光的頻率快得多，波長約為450納米。 #hai3>9|B  
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一個(gè)簡單的轉(zhuǎn)變可能涉及將一個(gè)光子從500納米的頻率轉(zhuǎn)移，比如說，510納米，或者正如人眼所記錄的那樣從青色變?yōu)榫G色。斯坦福大學(xué)團(tuán)隊(duì)的架構(gòu)的力量在于，它可以進(jìn)行一些簡單的轉(zhuǎn)換，也可以通過精細(xì)控制進(jìn)行更復(fù)雜的轉(zhuǎn)換。 '\9A78NV{;  
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為了進(jìn)一步解釋，F(xiàn)an提供了一個(gè)例子，即一個(gè)由20%的500納米范圍的光子和80%的510納米范圍的光子組成的入射光流。使用這種新設(shè)備，如果需要的話，工程師可以將該比例微調(diào)為500納米的73%和510納米的27%，同時(shí)保留光子的總數(shù)。或者比例可以是37%和63%，就這一點(diǎn)而言。這種設(shè)置比例的能力是使這個(gè)設(shè)備新穎和有前途的原因。此外，在量子世界中，一個(gè)光子可以有多種顏色。在這種情況下，新設(shè)備實(shí)際上允許改變單個(gè)光子的不同顏色的比例。 t0wLj}"U  

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這個(gè)設(shè)備允許'任意'轉(zhuǎn)換，但這并不意味著'隨機(jī)'，相反，這可以實(shí)現(xiàn)工程師要求的任何線性轉(zhuǎn)換。這里有大量的工程控制。它的用途非常廣泛。工程師可以非常準(zhǔn)確地控制頻率和比例，而且可以進(jìn)行各種各樣的轉(zhuǎn)換。