反激光”功能為手機充電？
圖片是一項特斯拉線圈產生電弧的早期試驗，它能在開闊的空間內發射能量，不幸的是其無法有效地為手機充電。
（圖片：Airarcs / CC BY-SA 3.0）
科學家們找到了一種在任何空間內完美發射能量的方法，這要歸功于他們稱之為 “反激光”的科幻裝置。
這個想法很簡單：就像激光以整齊有序的方式發射光粒子或光子一樣，反激光以相反的順序一個接一個地吸收光子。長期以來，研究人員一直猜測，這樣的設備可能會使電線和充電電纜成為歷史，讓人們可以在不插電源的情況下，通過空間將能量傳輸到筆記本電腦或手機上，并為其供電。但是，盡管之前已經測試了基本的反激光，但現實世界并不像激光瞄準實驗室固定接收器那樣整齊有序。電子設備四處移動，物體進入障礙物，墻壁以意想不到的方式反射能量。實驗中展示的新型抗激光技術可以解釋所有這些情況，它接收以不可預測的模式在空間周圍發射的散射能量,仍然可以接收99.996%的發射功率。
他們使用方法的正式術語是“相干完美吸收”（CPA）。 “相干完美吸收”用一臺機器在空間內傳送電源，而另一臺（“反激光”）會將其吸回。研究人員在11月17日發表在《自然通訊》上的一篇論文中寫道，過去的“相干完美吸收”實驗令人興奮，但有一個基本限制：時間方向。這些實驗僅在時間可以像消逝一樣容易倒流的情況下起作用，而這種情況在我們的日常生活中很少存在。
反激光裝置最簡單的模型是，激光筆將光子一個接一個地發射到接收器中，使其將光子吞噬，無論你快進還是倒退播放其動作磁帶，圖像看起來都基本相同：光子從一個裝置中彈出，穿越太空，進入另一個裝置。物理學術語中，這樣的設置被稱為具有“時間反轉對稱性”。時間反轉對稱性只出現在沒有太多熵的系統中，或者系統陷入無序的固有傾向中。
到目前為止，即使是最復雜的“相干完美吸收”實驗也有時間反轉對稱性。有些實驗比激光筆瞄準接收器還要復雜。但是，即使是復雜的項目，也可以將其設置為逆轉過程，使其具有時間反轉對稱性。
（下面是一個復雜事件如何成為時間反轉對稱性的示例：想象一下有卷磁帶，記錄一個業余愛好者從整齊有序的箱子中撿起樂高積木，用它們來建造一個埃菲爾鐵塔模型。結果看起來可能很復雜，但是磁帶會記錄每一塊積木的去向，所以倒放磁帶就會看到業余愛好者將這些積木拆開并重新組裝。）
但在這項新的研究中，研究人員利用磁場強烈地撞擊光子，以使其喪失時間反轉對稱性。傳遞能量的過程中發射光子就像攪拌湯一樣：它無法逆向工作。（想像一下不去攪拌湯）但是設備仍然可以通電。
研究人員在論文中寫道，這“證明了‘相干完美吸收’遠遠超出了其最初作為‘時間反轉激光器’的概念，這暗示著它有一天可能會在現實世界中得到實際應用。這是因為現實世界不像做時間可逆實驗的實驗室那么整潔，而是混亂且不可預測的，而且從長遠來看永遠也不會如此。為了使“相干完美吸收”能夠在那些極具挑戰的條件下工作，它必須要能夠應對。
研究人員在兩個實驗裝置中都使用了微波能，從而實現了這種非時間反轉“相干完美吸收”。第一個是光子必須導航才能到達接收器的“迷宮”電線。第二個是一個小的，不規則的“黃銅腔”，中間有一個接收器，光子在散射并穿過空腔后到達。
為了實現這一目標，研究人員發射了不同特性的微波，并測試了哪種頻率、振幅和相位的組合（任何電磁波的三種特征）即使是在穿過磁場、迷宮或不規則的開闊空間之后，最有可能落在接收器上并被吸收。在每一種情況下，他們都確定了一個理想的微波發射器“調諧”，使大部分微波被吸收（迷宮中為99.999％，開闊空間中為99.996％）。在實際應用中（例如你的客廳），發射器會測試并重新測試不同的頻率、振幅和相位，以便將光子傳輸到接收器。
該技術有三個主要的潛在應用。研究人員寫道，第一種是遠距離無線能量傳輸。 （向插入式筆記本電腦說再見）另一種是傳感設備，可以檢測光子散射在任何空間的細微變化。 （想象一下，一個監控攝像頭可以感覺到入侵者在空間中移動。）
第三種是消息傳遞系統，它可以安全地將信息傳輸到隱藏的接收者，通過“相干完美吸收”技術發送的信號可以使用不斷變化的調諧數字作為某種密碼來加密數據。只有接收方或知道接收方確切行為的人才能解密該消息。
這樣的技術進入到我們的現實生活還需要很長的一段時間。但研究人員寫道，這項實驗表明，它們存在可行性。
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