Page 123 - 世界学

第三章 微观世界学 107

X 射线 1pm~10nm；
γ 射线 0.1~1pm；

高能射线小于 1pm；
传真（电视）用的波长是 3~6m；

雷达用的波长在 3m 到几毫米。
按照波长或频率的顺序把这些电磁波排列起来，就是电磁波谱。如果把每个波

段的频率由低至高依次排列的话，它们是工频电磁波、无线电波（分为长波、中波、
短波、微波）、红外线、可见光、紫外线、X 射线及 γ 射线。以无线电的波长最长，

宇宙射线（x 射线、γ 射线和波长更短的射线）的波长最短。
无线电波用于通信等；微波用于微波炉；红外线用于遥控、热成像仪、红外制
导导弹等；可见光是大部分生物用来观察事物的基础；紫外线用于医用消毒、验证、

测量距离、工程上的探伤等；X 射线用于 CT 照相；伽马射线用于治疗，使原子发
生跃迁从而产生新的射线等。

6. 光子量子状态的调控
光子实现快速操控是实现光通讯的关键技术。美国物理学家组织网的科学家一

直希望用光子代替电子实现更快捷安全的光通讯。现已证明，他们能更快速地（在
几纳秒内）控制与目前光通讯网络中所用光波波长一样的光子的路径和偏振，新光

子电路可整合进现有的光通讯网络中，从而显著改进网络的性能。为实现光量子通
讯迈进了一步。
目前研究已证明能在现有通信调制器中进行快速操纵的铌酸锂波导，并证明对

电极附近的波导施加电压能快速操控由波长为 1550nm 的一个或两个光子组成的光
的量子（包括路径和偏振）状态，该波长正是现有通信网络中采用的波长。

研究表明，铌酸锂波导能采用一种与以前迥然不同的方法来更快速地操控光的
量子状态。不仅能打开和关闭光包以便按规定路线发送传统信息，也能够快速处理

和操纵光的量子状态。
科学家们指出，能在单个平台上快速控制单光子的偏振和路径对基础量子科学

和量子技术来说都至关重要。制造这些设备的铌酸锂材料也能随机产生光子，另外，
具有超导性的单光子探测器也能被整合在这样的芯片上。一个结合了能随机产生光
子的光源、电路以及探测器的技术平台可用于以下几方面：通过对几个光子来源进