Физичари су се по први пут поиграли са ‘квантном светлошћу’, у огромном продору: СциенцеАлерт

По први пут, међународни тим физичара успео је да манипулише малим бројем честица светлости – познатих као фотони – које имају јаку везу једна са другом.

Ово можда звучи мало нејасно, али јесамТо је фундаментални пробој у квантном царству који би могао довести до технологије о којој тренутно не можемо ни да сањамо. Замислите ласере, али са квантном осетљивошћу, за медицинско снимање.

„Ово отвара врата за манипулацију оним што бисмо могли назвати ‘квантном светлошћу'“, каже физичар Саханд Махмудијан са Универзитета у Сиднеју.

„Ова фундаментална наука отвара пут за напредак у квантним техникама мерења и фотонском квантном рачунарству.

Како физичари усавршавају контролу заплетених квантних атома, постизање истог са светлошћу се показује тежим.

У овом новом експерименту, тим са Универзитета у Сиднеју и Универзитета у Базелу у Швајцарској снимио је један фотон и пар фотона повезаних у квантна тачка (вештачки атом) и може директно да мери временско кашњење између једног фотона и његовог придруженог фотона.

„Уређај који смо направили изазвао је тако снажне интеракције између фотона да смо могли да приметимо разлику између једног фотона који је у интеракцији са њим у поређењу са два фотона. каже физичар Наташа ТомКо-водећи аутор, Универзитет у Базелу.

„Приметили смо да је један фотон одложен на дужи период у поређењу са два фотона. Са овом снажном интеракцијом фотон-фотон, два фотона се запетљају у облику такозваног двофотонског корелационог стања.“

Они су поставили ово обавезујуће стање користећи индукована емисија – феномен који је први описао Алберт Ајнштајн 1916. године, који чини основу савремених ласера. (Забавна чињеница: ласер је скраћеница за појачавање светлости стимулисаном емисијом зрачења.)

унутар ласера Електрична струја или извор светлости се користи за шум електрона унутар атома оптичког материјала као што је стакло или кристал.

Ово узбуђење удара у електроне у орбити у језгру атома. Када се врати у нормално стање, емитује енергију у облику фотона. То су „стимулисане“ емисије и овај процес значи да све добијене слике имају идентичне таласне дужине, за разлику од нормалне беле светлости, која је мешавина различитих фреквенција (боја).

Огледало се затим користи да одбије старе и нове фотоне назад ка атомима, да покрене производњу више идентичних фотона.

Ови фотони се крећу унисоно, путују истом брзином и смером и акумулирају се док коначно не савладају огледала и оптички медијум и не буду без експлозије у савршено синхронизовани сноп светлости који може остати оштро фокусиран на великим удаљеностима.

Све се дешава у милисекундама када притиснете дугме на свом ласерском показивачу (хвала, Ајнштајн).

Ова врста фасцинантне интеракције између светлости и материје је основа за све врсте невероватних технологија, као што су систем за глобално позиционирање (ГПС), компјутери, медицинске слике и глобалне комуникационе мреже. Чак се и ЛИГО, ласерска гравитационо-таласна опсерваторија која је прва открила гравитационе таласе 2015. године, ослања на ласере.

Али сва ова технологија и даље захтева велики број фотона, што ограничава колико може бити осетљива.

Нови пробој је сада постигао стимулисану емисију и детекцију појединачних фотона, као и малих група фотона из једног атома, узрокујући њихову снажну корелацију – другим речима, ‘квантну светлост’. А ово је велики корак напред.

„Показујући нашу способност да идентификујемо и манипулишемо стањима повезаним са фотоном, направили смо витални први корак ка искориштавању квантне светлости за практичну употребу“, Махмуд каже.

Следећи кораци, објаснила јеје коришћење приступа за генерисање стања светлости која би могла да учине квантне рачунаре бољим.

„Овај експеримент је прелеп, не само зато што доказује фундаментални ефекат – каталитичке емисије – на својој последњој граници, већ представља и огроман технолошки корак ка напредним апликацијама“, Том додаје.

„Можемо да применимо исте принципе да бисмо развили ефикасније уређаје који нам дају стања везана за фотоне. Ово је веома обећавајуће за примене у широком спектру области: од биологије до напредне производње и квантне обраде информација.“

Истраживање објављено у физика природе.