2026年8月27日——当特定原子受到激光照射时，能够产生X射线波段中频率极高的激光脉冲。迄今为止，这一效应的理论模型预测了能量的上限，即所谓的能量截止（energy cutoff）。超过这一阈值后，几乎不再产生X射线。

来自加州大学圣迭戈分校、维也纳工业大学（奥地利）和萨拉曼卡大学（西班牙）的新研究成功突破了这一障碍。研究人员利用氦原子，达到了标准理论所预测的远高得多的能量范围，其机制在于该原子的两个电子可以将其能量合并释放为单个X射线光子。

在该实验中，加州大学圣迭戈分校物理学助理教授Tenio Popmintchev的团队使用了强紫外激光和氦原子。第一个电子被释放并加速，随后是第二个电子。这两个电子并非彼此独立，而是从被释放那一刻起直到返回的整个过程都处于量子力学关联和纠缠状态。

通过使用紫外驱动脉冲，该团队得以让两个电子在同一精确时刻与同一离子复合，将其合并能量以单个更高能量的X射线光子的形式释放。这种双电子复合是单光子同时逐出两个电子的逆过程——这种过程之所以可能发生，正是由于电子之间存在关联。而此次是首次观测到该现象。

类似的过程在量子材料中也曾报道出现次级平台（secondary plateaus），这提出了一个开放且可检验的问题：这些特征是否构成强关联动力学的独特指纹——因而可作为一种全光量子传感器，不仅可用于气体中、还可用于凝聚态物质中配对电子关联的读出——并以超快精度进行探测。

这一问题的答案对于量子计算至关重要，因为电子之间的关联和纠缠正是该领域正在工程化利用的资源；同时它也与先进纳米材料的设计密切相关，因为这些材料的性质同样受这类相互作用支配。

“我们首次能够看到两个纠缠电子在同一瞬间返回到同一离子，并将其能量以单个X射线光子的形式释放。这为我们提供了电子关联的X射线指纹——这一物理学机制既是量子计算的基础，也蕴含着设计先进纳米材料的潜力。”Popmintchev表示。

该研究于2026年8月7日发表在《自然·光子学》（Nature Photonics）上。加州大学圣迭戈分校的作者包括Siyang Wang、Jieyu Yan、Sirius Song、Aleksander Prodanov、Zhihan Wu和Tenio Popmintchev。他们的研究部分获得了阿尔弗雷德·P·斯隆基金会（FG-2018-10892）和欧洲研究理事会（XSTREAM-716950）的资助。