经典双缝实验产生特征性干涉图。图片来源：Russell Knightly/SPL

本报讯 1801年，英国科学家托马斯·杨完成了一项著名实验——穿过两个细缝的光发生干涉，并在墙上形成一些特征性的干涉条纹，这就是经典的双缝干涉实验。这项实验及后续研究证明了光既具有波动性，又具有粒子性（即光的波粒二象性）。

如今，物理学家在时间而非空间尺度上重现了双缝干涉实验—— 一面快速“开合”（光学性质改变）的镜子会对激光脉冲造成干涉，使其改变颜色。这项4月3日发表于《自然-物理学》的研究，为经典双缝干涉实验增添了新的内容。

美国纽约城市大学物理学家Andrea Alù表示，镜子光学性质的快速切换可能只需1飞秒，这表明某些材料可以比以前认为的更快地改变它们的光学性质。这为构建使用光而非电子脉冲处理信息的设备开辟了新路径。

英国伦敦帝国理工学院量子物理学家Romain Tirole与合作者用金和玻璃制成了一个镜面，其表面覆盖了一层氧化铟锡（ITO，智能手机屏幕的一种常用材料）涂层。

在这项研究中，科学家向镜面发射了红外激光。在一般条件下，ITO在红外激光下是透明的。但研究人员使用第二束激光发射了约200飞秒的脉冲，激发了材料中的电子，从而改变其光学特性，使材料反光。

研究人员沿着反射光束放置了一个光传感器。他们观测到，当发射两个相隔几十飞秒的超短脉冲时——相当于连续两次快速“打开”ITO反射镜——两次反射光的波形会随之发生改变，即从一个简单的单色波变成一个更复杂的波。

此外，就像经典双缝干涉实验展示的那样，如果光只通过一个狭缝，干涉图案就会消失；同样，在该实验中，如果反射镜只打开一次，干涉就会消失。

研究还表明，ITO只需不到10飞秒就可以被激发，比理论上或之前预期的要快得多。

“我们的研究证明了ITO光学特性快速改变的可行性。这种快速切换可能会使设备及时反射信号。”Alù说。

迄今为止，ITO研究已取得了巨大的突破，但这仅限于在薄的物质表面。因此，在更大体积的材料上实现同样效果将是最大的挑战。

（徐锐）

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https://doi.org/10.1038/s41567-023-01993-w