IT之家 7 月 13 日消息，牛津大學與里斯本高等理工學院研究人員通過實時 3D 模擬，揭示了強激光束與量子真空的相互作用，成功再現了光與“真空”的相互作用過程。

該研究首次動態呈現了“光從黑暗中產生”的過程 —— 在經典物理學中，這種量子真空發光現象近乎魔術。

科研團隊使用升級版 OSIRIS 模擬軟件（戶外場景與紅外圖像模擬系統），重現了“真空四波混頻”效應 —— 三束強激光脈沖的電磁場使真空中的虛粒子發生極化，導致光子相互碰撞，最終產生第四束激光，實現了強激光束改變“量子真空”的首個實時三維模擬（量子真空并非真正空曠，而是充滿虛電子-正電子對）。

牛津大學物理系彼得?諾里斯（Peter Norreys）教授強調，“這不僅具有學術價值，更是邁向實驗驗證量子效應的重要一步。”

據介紹，該研究的現實基礎在于全球多個拍瓦級激光系統陸續啟用，包括英國“Vulcan 20-20”、歐洲“ ELI”、中國“SHINE”與“SEL”項目，以及美國“OPAL”雙束激光系統，這些設施將提供觀測量子效應所需的高強度電磁場。

為提升模擬精度，研究人員采用基于海森堡-歐拉拉格朗日體系的半經典數值求解器。該模型成功驗證了兩大量子真空效應，并通過真空雙折射現象（光穿過強電磁場時發生的分裂 / 偏移效應）的預測數據完成交叉檢驗。

團隊測試了平面波與高斯激光脈沖，其輸出結果均與現有理論吻合。在四波混頻模擬中，三束高斯激光成功激發出第四束光，并實時追蹤其形成過程。模擬還觀測到輸出光束存在輕微像散（非理想形態），精確測量了相互作用時長（150 飛秒級）及作用區域尺度（微米級）。

該工具不僅助力高能激光實驗規劃，還可能協助搜索軸子、毫電荷粒子等暗物質候選粒子。合著者、里斯本高等理工學院教授兼牛津客座教授路易斯?席爾瓦（Luis Silva）補充道：“OSIRIS 搭載的新計算方法將極大輔助全球頂級激光設施的各類實驗。超強激光、尖端探測與前沿數值模型的結合，正奠定激光-物質相互作用的新紀元基礎，從而為基本物理學開辟新視野。”

IT之家查詢發現，其相關成果已于今年 6 月發表于《通訊-物理學》，為全球新一代激光設施實驗驗證量子現象鋪平道路。論文地址：
https://doi.org/10.1038/s42005-025-02128-8