雷射與傳統光源的最大差異是光束的相干性。光束的相干性可以用數字C來衡量，C大致為連續發射到光束中的同相位光子數。傳統雷射的C為數十億個光子，然而最近兩項新研究表明C可能比之前認為的還大。

科學家過去認為雷射的最大可能相干性為Schawlow-Townes極限。這個極限由諾貝爾獎得主Arthur Schawlow和Charles Townes於1958年提出(https://journals.aps.org/pr/pdf/10.1103/PhysRev.112.1940)，他們認為光束的相干性C不能大於N的平方，N是雷射本身內部的能量激發數（這些激發可以是光子也可以是處於激發態的原子）。

Schawlow和Townes對如何將能量添加到雷射（增益）以及如何釋放能量以形成光束（損耗）進行了假設。但是隨著過去幾年量子電腦的發展，最近提出的兩篇論文推翻了Schawlow-Townes極限，認為我們的想像力不需被標準假設所限制。

第一篇格里菲斯大學和麥格理大學合作的論文於本週在《自然物理學》上發表，研究團隊提出一種新模型，該模型在增益和損耗過程上均與標準雷射不同，其相干性C等於N的四次方。這種雷射可以用超導量子位元和電路技術實現-該技術已被用於目前最成功的量子電腦中。

相干性的最終極限是與海森堡測不準原理有關的海森堡極限。達到海森堡極限的雷射需要一場設備革命，使得無論多低相干性的輸入都能得到高相干性的輸出。