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aboratory/Alamy
对大多数物体，对每个作用有一个相等的和相反的反作用。 但如果你正在一条量子光河流中逆流游泳，正规的法则不适用。 物理学家已证实了在这样一个设定中打破艾萨克·牛顿的第三运动法则能是有用的，导致在实验和装置中控制量子光的新方式。
逆流向上对抗这个流是可能的，正如某些动物和船只做的那样，但以消耗能量为代价。 中国南开大学的易虎和他的同事好奇了是否一个不如此做的被动游动者仍逆流运动向上？
研究人员在一个量子系统中研究了逆流游泳。 因为过去的实验已确立了控制量子光的精确方式，他们用该技术来同时弄成他们的“河流”和“游泳者”。 他们通过将激光束射入一个被暴露到一个电压的特定晶体创造了这个量子光流体，这使光子相互作用并形成一个河流一样系统。游动者是另一束量子光，但此光束被成形来形成一个单一的孤立波。
牛顿第三定律的作用和反作用让这位游泳者和河流体验相同类型的力，要么排斥力要么吸引力，类似于重力如何导致我们的身体和地球之间的相互吸引。 地球吸引我们向下并体验一个朝向我们的向上吸引力。 相比之下，在实验中游泳者体验了一个与河流的吸引力相互作用，但河流体验了一个对游泳者的排斥力。 这是一个“非互易的” 打破作用力与反作用力的相互作用。 虎说，它的净效应是一个对游泳者的逆流力。
他说，“对我，最重要的要点是主动的行为并不一定需要一个内在的活跃的粒子或游泳者”。
法国蔚蓝海岸大学的阿尔伯特（Mathias Albert）说，以前在其他光量子流体中逆流运动已经被取得，但它总是依赖在流体中在游泳者后方创造微小的涡旋来自这些涡旋创造的反冲力推动这位游泳者；因此新实验证明一种根本不同的运动机制。
我们已经知道非互易相互作用对形成“活跃的物质”系统的运动能是至关重要的，在那里物体消耗能量来运动，例如细菌混合群、鸟群或微型机器人集群。 但被虎和他的同事的实验聚焦在一种不消耗能量的物体上，又仍从非互易的相互作用获益。 因此他们的工作可能预示在量子系统中一类新型活性物质的创造。
阿尔伯特说，“这个问题在此刻在传闻中是很多的，多个研究团队正在探索活性物质的概念如何能被与量子流体及光子系统结合”。
他说，最终来控制光的块如此它们在一个优先的方向中移动的能力可能在用量子光的装置中是有用的。 此类设备在通信或量子信息处理中是流行的。
虎说，该团队现在要构建更复杂的实验，在那里他们能更精确的控制游泳者的运动或一下子对流体添加多个游泳者。
期刊参考：Physical Review ADOI: 10.1103/lwyj-7m5f
https://www.newscientist.com/article/2589721-swimmer-made-of-quantum-light-breaks-newtons-third-law/

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