200多年前，英国科学家托马斯·杨进行了著名的“双缝实验”。他将一束光照射在一个有两个狭缝的屏幕上，观察到穿过这些狭缝的光形成了一个暗带和亮带的图案。
当时，该实验被理解为证明光是一种波。 “干涉图样”是由光波穿过两个狭缝并在另一侧相互干涉引起的，在两个波峰对齐的地方产生亮带，在峰与谷相遇并抵消的地方产生暗带.
在 20 世纪，物理学家意识到该实验可以用来证明光不仅表现得像波，而且表现得像粒子（称为光子）。在量子力学理论中，这种粒子仍然具有波动特性——因此与单个光子相关的波也会穿过两条狭缝，并产生干涉。
在经典实验的新转折中，我们及时用“狭缝”代替了屏幕上的狭缝——并发现了一种新的干涉图案。我们的结果本周发表在《自然物理学》上。
时间裂缝
我们的团队由伦敦帝国理工学院的 Riccardo Sapienza 领导，通过一种材料发射光，这种材料会在飞秒（千万亿分之一秒）内改变其特性，只允许光在特定时间快速连续通过。
我们仍然看到了干涉图案，但它们不再表现为亮带和暗带，而是表现为光束频率或颜色的变化。
为了进行我们的实验，我们设计了一种方法来以极快的速度打开和关闭屏幕的反射率。我们有一个透明的屏幕，它在两个短暂的瞬间变成了一面镜子，相当于在时间上创造了两条缝隙。
颜色干扰
那么这些时间裂缝对光有什么作用呢？如果我们把光想象成一个粒子，那么在这个屏幕上发送的光子可能会被反射率的第一次增加或第二次增加反射，并到达检测器。
然而，该过程的波动性质意味着光子在某种意义上被两个时间缝隙反射。这会产生干扰，并在到达检测器的光中产生不同的颜色图案。
颜色的变化量与镜子改变其反射率的速度有关。这些变化的时间尺度必须与光波的单个周期长度相当，以飞秒为单位测量。
为此，电子设备无法足够快地运行。所以我们不得不使用光来打开和关闭屏幕的反射率。
我们采用氧化铟锡屏幕，这是一种用于手机屏幕的透明材料，并用短暂的激光脉冲使其反射。
从空间到时间
我们的实验是波物理学的一个美丽的演示，也展示了我们如何将干扰等概念从空间域转移到时间域。
该实验还帮助我们了解了可以精确控制光在空间和时间上的行为的材料。这将应用于信号处理，甚至可能应用于光动力计算机。 
本文根据知识共享许可从The Conversation重新发布。阅读原文。
图片来源： Unsplash上的Tobias Carlsson