在纽约市立大学研究生中心高级科学研究中心(Advanced Science Research Center at the CUNY Graduate Center，CUNY ASRC)刚刚取得了一些突破性成就。科学家已经找到了一种方法，使被称为光子的光粒子相互“碰撞”。对我们许多人来说，光只是照亮我们世界的东西。然而，在科学领域，这一发现具有重大的意义。

光的相遇

要了解这一突破的意味着什么，我们首先需要初步了解一下光的行为。我们一直看到光束相互交叉——比如在激光表演中，通过窗户，在无数其他场景中。但事情是这样的：这些光束并没有真正“相遇”。相反，他们不受影响地穿过对方，就像鬼魂一样。

但想象一下，在这个世界里，光束可以相互碰撞、融合甚至反弹，类似于水流汇聚时的相互作用方式。这是纽约市立大学ASRC的研究人员的研究正使之成为可能。

超材料的作用

除了科学家之外，这个故事的英雄是被称为超材料（metamaterials）的特殊物质。可以把这些材料想象成超级灵活的物质，其特性可以快速被塑造和重塑。在这些研究人员的手中，超材料是经过量身定制的，以使光子以前所未有的方式运行。

通过他们的创新方法，科学家们模拟了一种条件，即两束光束可以像台球一样“相撞”。这是关于关于光的控制和操纵，这种“碰撞”可以改变光的方向或能量。

“我们的工作以一系列实验为基础，这些实验展示了我们如何创造具有独特特性的超材料，这些超材料具有电磁特性突然时间变化导致的独特性质。这些变化使我们能够以自然界中看不到的方式操纵波的传播，”科学家解释道。“这项最新工作表明，我们可以在定制的超材料（称为时间界 面）中使用突然的时间变化，使（光）波像物体一样碰撞。我们还能够控制在这些碰撞中（光）波是交换、获得还是失去能量。”

潜在应用

1.通信技术：在我们这个数字通信时代，速度就是一切。通过促进光粒子更有效的相互作用，数据传输可以达到前所未有的速度。想象一下，在几分之一秒内下载整个高清连续剧，或者以难以想象的清晰度进行流媒体播放，没有丝毫的延迟。这可能很快就会成为我们的现实。

2.光学计算：今天的计算机，尽管它们很先进，但仍然依赖于电子过程。但是如果他们用光来代替呢？凭借新发现的控制光行为的能力，未来的计算机可能比今天的超级计算机更快、更高效。

3.高级成像和能源解决方案：从医学成像到能量收集技术，操纵光线能力可以带来之前不可想象的功能增强。我们可以更早地发现疾病，更深入地探索太空，或更有效地利用能源。

论文：https://www.nature.com/articles/s41567-023-02165-6