来源：Ars Technica    作者：Chris Lee

光子反射中途猛抽走镜子，竟激发出一簇新光子——非线性量子效应揭示“切光子生彩虹”，实验或一年内实现。

光子是光的最小单元，通常情况下，它不可分割。但挪威三位物理学家最近给出一个出人意料的答案：如果你在光子反射到镜面的中途，突然把镜子抽走，会发生什么？结果不是光子凭空消失，而是一道全新的光子簇，凭空炸开。

这听起来像脑筋急转弯，却是正经的物理。光子既是粒子，又不是粒子——它没有一个确切的位置，而是以延展的形态存在。当它在完美镜面上反射到一半，你猛地把镜面撤走，原本平滑过渡的电磁场被硬生生截断，理论推导显示，这会逼迫体系吐出一整片新频率的光。

光子能被切吗？

先说分割与合并。若光子真能像切蛋糕那样被寻常经验分割，那我们透过玻璃或镜面看单一颜色的光时，就该看到颜色不断分裂、汇合，世界将变成一场合法的迷幻之旅。但现实里这不会发生，所以光子通常守规矩。

不过，当光穿行的介质会因光本身而改变时，分割与合并就会出现——比如某些非线性晶体能让单色光劈出一道彩虹。技术地说，我们身边的光相互作用多是线性的，而光子的分与合，属于非线性过程，通常需要极敏感的介质，或激光那样的高强度光源才能触发。

抽走镜子，炸出一道光子彩虹

图片来源：AI生成

把镜面在反射中途抽走，乍看不像典型非线性，但细想便知：它同样制造了一个突变。光子处于已反射与已透射的叠加态，概率取决于你何时抽走镜子、相对于光子大小如何。照常理，测量时叠加态该坍缩，只有一个探测器会响。

但挪威团队的推导说：不对。因为镜面被猛抽走的瞬间，反射波的振幅骤降到零，透射波却从零骤起——这两道尖锐的跳变，需要比原光子宽得多的频谱来支撑。于是，那束被切断的光子，仍处叠加态，却带上了锐利的边缘；而锐利边缘，需要大量不同频率的光子来共同构成。换句话说，切光子，生彩虹；且这些新光子同样处于反射与透射的叠加，两边同时测到光，也成为可能。

真做出来，要快过10飞秒

实验极其棘手。研究者需要一台能按需发射、频谱极窄的单光子源，把光子在时间上拉得很长，好让切断产生的附赠光子能被看清楚；再在精确时刻触发镜面切换。显然，浴室镜子做不到——作者算出，从反射切到透射，得在约10飞秒内完成，物理镜子根本动不了那么快。

但有材料能。半导体在超快激光脉冲的驱动下，可在30到100飞秒内从反射切到透射，唯一麻烦是：那束驱动激光本身会挡在中间，很难把用来抽走镜子的大激光滤掉，只留下被切断的长光子生的新光子。好在已有旁证——我们常用的超短脉冲压缩镜，正是靠反射后频率变多来缩短脉宽，说明新光子确实被激发出来了，只是单光子层面还没人直接观测到。作者打了个赌：再给大约一年，这事就能成。

今日金句

“在量子世界里，切断从不意味着结束——它让一束光，分裂成整个光谱，成为又一次开始的理由。”

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       原文标题 : 把光子“切一半”会发生什么？挪威物理学家说：会炸出一道彩虹