在科幻电影里，主角往往能在关键时刻瞬间爆发出超高能量。如今，华东师范大学精密光谱科学与技术高等研究院的科学家们，在实验室里给激光也加上了类似的效果。他们利用一种特殊的非经典光，在不增加总能量的前提下，让光与原子作用的效率提升了20倍以上。这项突破为制造更温柔却更强大的超快激光打开了新的思路。近期，这项成果发表在国际顶尖学术期刊《自然》（Nature）上。
在超快科学领域，科学家一直梦想着能像高速摄像机一样，拍摄下电子在原子分子中的运动瞬间。实现这一梦想的关键一步，是用强激光把电子从原子分子中“踢”出来（即隧穿电离）。然而，这条路存在一个强度限制：要增强光与物质的相互作用，传统方法只能不断调高激光的峰值功率，不可避免会遇到强度限制。
研究人员决定换个思路：既然不能提高总能量，那就改变能量的分布方式。他们使用的是一种名为“明亮压缩真空态”（BSV）的非经典光源。普通激光的光子会均匀稳定地发射；而BSV光的光子则会突然“抱团”出现，形成瞬间的极高能量爆发。
为了验证这一增强效应，团队选择了纯净的钠原子作为实验对象，排除了其他因素干扰。利用超快标定技术，团队发现一个平均能量仅为0.3微焦的BSV脉冲，其产生的电离效果竟与一个7.1微焦的普通激光脉冲相当。团队解释：“这意味着，利用光的统计特性，他们用1份的能量，干出了20份能量的活。”
更神奇的是，研究人员发现，通过调节一个叫g（2）（0）的参数（描述光子“抱团”程度的指标），可以像拧旋钮一样，在不增加总能量的前提下，线性控制这个瞬间爆发的强度。这标志着对强场超快过程的调控，从依赖强度堆砌的经典模式，转向了基于量子统计调控的全新模式。
为了深刻理解这一现象背后的物理机制，团队还发展了一套名为量子ADK理论（QADK）的新理论。这个理论考虑了光与电子之间奇妙的纠缠关系。非经典光的独特统计特性，正是通过这种纠缠机制传递给了电子，从而实现电离效果的增强。学界评价这项成果“提供了明确的量子优势”，并“有望将阿秒技术从半经典领域推进到量子领域”。
据悉，吴健为本文通讯作者，吴健课题组的倪宏程研究员、蒋士成副研究员为共同通讯作者，姜哲俊博士、潘晟哲副研究员为共同第一作者。
