Fizycy po raz pierwszy manipulowali światłem kwantowym
Zespołowi fizyków udało się manipulować cząstkami światła, zwanymi fotonami. Stanowi to fundamentalny przełom w dziedzinie kwantowej, co może doprowadzić naukowców do stworzenia technologii znanych jedynie z science-fiction.
Międzynarodowy zespół fizyków z Uniwersytetu w Sydney we współpracy z Uniwersytetem w Bazylei w Szwajcarii, z powodzeniem manipulował niewielką liczbą cząstek światła. Jest to duży sukces, ponieważ manipulowanie cząstkami światła jest o wiele trudniejsze, niż kontrolowanie splątanych atomów kwantowych, które fizycy mają pod kontrolą od jakiegoś czasu.
Te odkrycia wpłyną na stworzenie nowych technologii, o których naukowcy mogli jedynie pomarzyć. Na przykład może przyczynić się do powstania laserów do obrazowania medycznego o czułości kwantowej. Wyniki eksperymentu opublikowano w „Nature Physics”.
W eksperymencie naukowcy wystrzelili kilka związanych fotonów i pojedynczy foton w kropkę kwantową, co pozwoliło im zmierzyć bezpośrednie opóźnienie czasowe zarówno pojedynczego fotonu, jak i tych związanych. Kropka kwantowa to niewielki obszar ograniczony za pomocą barier potencjału przestrzeni, nazywana czasami sztucznym atomem.
Udało im się stworzyć ten stan związania dzięki zjawisku po raz pierwszy opisanemu przez Alberta Einsteina, czyli emisji wymuszonej. Polega ona na tym, że nadchodzący foton o określonej częstotliwości może wejść w interakcję ze wzbudzonym elektronem atomowym, w efekcie powodując jego spadek energii.
Prąd lub światło w laserze wykorzystywane są do pobudzania elektronów w atomach materiału optycznego takich, jak szło lub kryształ. Dzięki temu elektron zostaje wypchnięty na orbitę jądra atomowego, po czym wracając do stanu sprzed, emituje energię w postaci fotonów. Następnie przy użyciu lustra nowe i stare fotony są odbijane z powrotem w kierunku atomów, co skutkuje uzyskaniem większej ilości identycznych fotonów.
Polecamy na Antyweb | Nie, sklep nie musi przyjąć zwrotu elektroniki kupionej stacjonarnie. Nie rób scen
Fotony poruszając się z tą samą prędkością i kierunkiem, kumulują się i dochodzi do uwolnienia wiązki ostro skupionego światła. Ta technologia laserowa jest podstawą do tworzenia takich urządzeń jak GPS, obrazowanie medyczne czy globalne sieci komunikacyjne. Przełom dotyczący badań nad fotonami pozwala na stymulowaną emisję i wykrywanie zarówno pojedynczych cząstek, jak i ich małych grup, co prowadzi do silnej korelacji, czyli światła kwantowego.
Dzięki temu będzie można tworzyć lepsze komputery kwantowe i wykorzystywać to światło do bardziej praktycznych celów.
