2013年6月《自然》杂志内容精选

冷原子自旋晶体管

自旋霍尔效应是这样一个现象：在没有磁场的情况下，电子等粒子会受到一个类似“洛伦兹力”的力的作用，其方向取决于每个粒子的自旋。

这篇论文演示了一种“量子退化”玻色气体中的自旋霍尔效应，实现了一种类似于“半导体自旋晶体管”的东西。这些结果具有应用于磁性或惯性传感器的潜力，并且提出了设计在超冷量子气体中具有量化的自旋霍尔效应的拓扑绝缘体的一种方式。

实现“原子-光纠缠”的一个新方法

用于量子计算和通信的网络通常将量子信息在原子记忆体中的存储与其光传播相结合。这种网络背后的关键过程是原子-光纠缠。如果纠缠的生成时间长（如果光是自然发射的话这种情况就会出现），那么将网络规模扩大到超过两个节点就变得不现实。

本文作者报告了一个更高效的方法：他们用由束缚的Rydberg原子（铷-87原子）的一种超冷气体来实现光与“光原子相干性”之间的确定性纠缠。他们获得的结果为实现功能化、多节点量子网络铺平了道路。

“硅激光器”的结构改进

硅是微电子产业的主要材料，但其作为“光子”材料的性能却不出众。然而，人们在给硅赋予有用的光学特性方面已取得了很大进展，最大的成果就是实现了一种“全硅”激光器。

现在，Yasushi Takahashi及其同事又对“硅激光器”在架构上做了一个新的改变，演示了向这样一个结构中引入一个“光子-晶体纳米腔”何以能极大降低所获装置的大小和阈限功率（在该功率下它开始表现为一个激光器）——这两个参数都是与其他光子线路和电子线路进行大规模集成所必需的。