在一項前所未有的實驗中，研究人員利用超快的光脈衝捕捉到了量子不確定性，這一突破使得沃納·海森堡提出的不確定性原理得以在實時中直接觀察。幾乎在這一理論提出近一個世紀後，這項研究為量子物理學的基本概念提供了新的視角，讓人們得以更深入理解光的本質。該研究的主要發現是「壓縮光」，這一術語由論文的通訊作者穆罕默德·哈桑提出，他是物理學及光學科學的副教授。壓縮光的概念基於量子物理中的一個基本原則，即光的兩個相關特性——位置和強度——永遠無法被精確測量。
在量子物理中，這兩個特性的乘積有一個下限，就像氣球內部的固定空氣量一樣。哈桑表示，普通光就像一個圓形的氣球，在其測量中，不確定性是均勻分布的。而壓縮光，亦即量子光，則被拉伸成橢圓形，其中一個特性變得更安靜且更精確，而另一個特性則變得更嘈雜。這種壓縮對於實際應用具有重要意義，例如重力波探測器已經利用壓縮光來削減背景噪聲，檢測時空中的微弱波動。
哈桑之前的研究技術依賴於持續數毫秒的激光脈衝。他希望探討是否可以利用以飛秒為單位的超快脈衝來產生壓縮光。這是一個革命性的步驟，標誌著量子光學和超快科學的真正結合。他指出，主要的技術挑戰在於不同顏色激光的相位匹配，這通常需要複雜的設置。然而，他發現自己的技術能夠克服這一問題。哈桑及其同事使用四波混合的方法，將不同的光源互相作用並結合。他們將一束激光分成三束相同的光束，並聚焦到熔融二氧化矽中，從而產生超快的壓縮光。
在此之前的研究主要集中在降低光子相位的不確定性，而哈桑的團隊則著重於壓縮光子的強度，並展示了實時控制的能力，通過調整二氧化矽相對於光束的位置，在強度和相位壓縮之間進行變化。當二氧化矽與光束垂直時，光子會同時到達；而稍微改變角度會延遲一個光子，這種微小的調整能夠控制壓縮程度。這是首次實現超快壓縮光的展示，也是量子不確定性實時測量和控制的首次實現。透過結合超快激光和量子光學，這一研究開啟了一個新的領域：超快量子光學。
該團隊已將其方法應用於安全通信中。雖然超快和壓縮光脈衝分別被用於數據傳輸，但將其結合可以提高速度和安全性。哈桑指出，如果有人攔截了使用量子光發送的數據，網絡將立即檢測到入侵，但入侵者仍然可以利用解碼鑰匙獲取一些信息。透過這種方法，竊聽者不僅會干擾量子狀態，還必須同時知道鑰匙和精確的脈衝幅度。他們的干擾會影響幅度壓縮，這意味著他們無法確定正確的不確定性，任何解碼的數據都將是不準確的。
超快量子光的潛在應用不僅僅局限於通信領域，還可能對量子傳感、化學和生物學產生革命性的影響。哈桑設想了更精確的診斷技術、新的藥物發現方法，以及用於環境監測的超靈敏探測器。這項研究是哈桑與穆罕默德·塞納里、穆罕默德·埃爾卡巴什及來自巴薩羅那科學技術研究所、慕尼黑路德維希·馬克西米利安大學和加泰隆尼亞研究與高級研究機構的國際團隊共同合作的成果。該研究的成果已發表在《光：科學與應用》期刊上。
