Создана невиданная форма материи. молекулы света.
Учёные Гарварда и Массачусетского технологического университета (MIT — МТИ) меняют общепринятую точку зрения. Трудясь с сотрудниками из центра Ультрахолодных атомов Гарварда-Массачусетcа, несколько доктора физических наук профессора Михаила физики и Гарварда Лукина МТИ Владана Вулетича смогла заговорить фотоны, дабы они связались совместно в форму молекулы — состояние материи прежде бывшее лишь в чистой теории.
Работа обрисована в статье Nature 25 сентября.
Со слов Лукина открытие вскрывает десятилетнее общепринятое несоответствие, лежащее в базе природы света. «Фотоны уже давно считались безмассовыми частицами, каковые не взаимодействуют между собой — так как сияние двух лучей лазера, через друг друга» — говорит он.
«Фотонные молекулы», однако, ведут себя не в полной мере как классические лазеры, а в основном как на страницах научной фантастики — световые мечи.
«Большинство известных особенностей света происходит из того, что фотоны не имеют массы и не взаимодействуют между собой, То что мы сделали — это создали особенный тип среды, в которой фотоны стали взаимодействовать между собой так очень сильно, что начинают функционировать так, словно бы у них имеется масса и связываются совместно в молекулы.
Данный тип состояния фотонной связи теоретически обсуждался довольно-таки в далеком прошлом, но до сих пор его не замечали.
Не следует проводить прямую аналогию со световыми клинками,» — додаёт Лукин. «В то время, когда эти фотоны взаимодействуют между собой, они отталкиваются и отражают друг друга. Физика того, что происходит в этих молекулах похожа на то, что мы видим в кино.»
Но применять «Силу» его коллегам и Лукину, включая Офера Фистерберга, Алексея Горшкова, Тибо Пейронэль и Чи-Ю Лянь, не представилось возможности, было нужно пользоваться комплектом экстремальных условий.
Исследователи начали с накачки атомов рубидия в вакуумной камере, после этого лазерами охладили облако атомов до минимума, чуть выше безотносительного нуля, применяя экстремально не сильный импульсы лазера, они выстрелили одним фотоном в облако атомов.
«По окончании выхода фотона из среды, он сохраняет собственную идентичность,» — Лукин (Lukin). «Это похоже на эффект преломления света, что мы видим при прохождении света через стакан с водой. Свет попадает в воду и расплёскивает часть собственной энергии в среде, но в неё он существует как материя и свет соединённые совместно, а в то время, когда выходит — есть светом. Тут приблизительно происходит такой же процесс, лишь ещё круче — свет очень сильно замедляется и выделяет значительно больше энергии, чем при преломлении.»
В то время, когда его коллеги и Лукин выпустили два фотона в облако их поразило то, что фотоны на выходе объединились в одну молекулу.
Что вынудило их организовать никогда-невиданную молекулу?
«Данный эффект именуется блокада Ридберга,» — сообщил Лукин, — « что обрисовывает состояние атомов, в то время, когда атом возбуждён — соседние атомы не смогут быть возбуждены в той же степени. На практике эффект обозначает, что когда два фотона входят в атомарное облако,
первый возбуждает атом, но обязан появляться в первых рядах раньше, чем второй фотон сможет возбудить соседние атомы.
В следствии, с его слов, получается, что два фотона как бы тянут и толкают друг друга через облако, тогда как их энергия перекидывается от одного атома к второму.
Это фотонное сотрудничество опосредованное ядерным сотрудничеством,» — говорит Лукин. «Это заставляет фотоны вести себя как молекулы и в то время, когда они выходят из среды, самый возможно они сделают это совместно, а не как единичные фотоны.»
Не смотря на то, что эффект и необыкновенен для него вероятно использование на практике.
«Мы это делали for fun (для развлечения), ну и по причине того, что мы раздвигаем границы науки,» — говорит Лукин.
«Но это включается в более широкую картину того, что мы делаем, по причине того, что фотоны остаются наилучшим вероятным средством для передачи квантовой информации. Главным недочётом было то, что фотоны не взаимодействуют между собой.
Дабы выстроить квантовый компьютер,» — растолковывает он, — « исследователям необходимо выстроить совокупность, которая сможет хранить квантовую данные, и обрабатывать её посредством операций квантовой логики.
Но неприятность была в том, что квантовая логика требует сотрудничества между отдельными квантами, дабы эти квантовые совокупности имели возможность переключаться для исполнения обработки информации.
То, что мы показали в этом ходе, разрешит нам пойти дальше» — сообщил доктор наук Гарварда Михаил Лукин.
«Перед тем как мы дойдём до использования на практике квантового тумблера либо преобразователя фотонной логики, мы должны усовершенствовать производительность, так что это всё ещё находится на уровне доказательства концепции, но это серьёзный ход.
Установленные нами тут физические правила являются ответственными. Совокупность возможно нужна кроме этого и в хороших вычислениях, для понижения утрат мощностей, каковые на данный момент испытывают производители чипов.
Кое-какие компании, включая IBM, разрабатывали совокупности, основанные на оптических маршрутизаторах, каковые преобразовывают световые сигналы в электрические, но у них были определённые сложности.»
Лукин кроме этого высказал предположение, что совокупность может в один прекрасный день быть использована кроме того для сложной трёхмерной структуры — таковой как кристалл — всецело из света.
«Для чего это будет полезно, мы ещё не знаем толком, но это новое состояние вещества, исходя из этого мы полны надежд, что использование для него может появиться в ходе продолжения отечественного изучения особенностей этих фотонных молекул», — сообщил он.
Harvard University (2013, September 25). Seeing light in a new light: Scientists create never-before-seen form of matter. ScienceDaily. Retrieved September 25, 2013, from www.sciencedaily.com /releases/2013/09/130925132323.htm
Забрано из этого:
habrahabr.ru/post/195280/
