Войти Регистрация

Войти

Ученые создали доселе невиданную форму материи

100729 molecule photon

Работая с коллегами из Центра ультрахолодных атомов Harvard-MIT, группа под предводительством гарвардского профессора физики Михаила Лукина и профессора физики Массачусетского технологического института Владана Вулетича смогла связать фотоны вместе с образованием молекулы — это состояние вещества, до недавнего времени, было исключительно теоретическим.

Работа была описана 25 сентября в журнале Nature.

Открытие, по словам Лукина, противоречит общепринятому мнению о природе света, устоявшемуся за десятки лет. Фотоны давно описываются как безмассовые частицы, которые не взаимодействуют друг с другом. Направьте два лазерных луча друг на друга, и они просто пройдут насквозь.

    «Фотонные молекулы» ведут себя не так, как традиционные лазеры и многое другое, а скорее как то, что считалось глупым и невозможным ребенком научной фантастики — световой меч.

    «Большая часть свойств света, которые мы знаем, исходит из того, что фотоны не имеют массы и не взаимодействуют друг с другом», — сказал Лукин. — «Мы создали особый тип среды, в которой фотоны так сильно взаимодействуют друг с другом, что начинают действовать, как будто у них есть масса, и связываются вместе, образуя молекулы. Этот тип связанного фотонного состояния обсуждался довольно долго, но так и оставался теорией. Мы можем сравнить его с поведением световых мечей. Когда такие фотоны взаимодействуют друг с другом, они давят и отклоняют друг друга. Физика происходящего в этих молекулах аналогична тому, что мы видим в фильмах».

Чтобы заставить обычные безмассовые фотоны связаться друг с другом, Лукин и его коллеги не могли рассчитывать на что-то вроде Силы, а просто приняли набор более экстремальных условий.

Исследователи начали с накачки атомов рубидия в вакуумную камеру, затем при помощи лазеров охладили облако атомов до нескольких градусов выше абсолютного нуля. Используя крайне слабые лазерные импульсы, затем они выстреливали одиночные фотоны в облако атомов.

Когда фотоны попадали в облако холодных атомов, говорит Лукин, их энергия возбуждала атомы на пути, в результате чего фотоны крайне замедлялись. Пока фотон двигался через облако, энергия передавалась от атома к атому и выходила из облака вместе с фотоном.

    «Когда фотон выходит из среды, ее идентичность сохраняется», — говорит Лукин. — «Примерно такой же эффект мы видим во время преломления света в стакане воды. Свет входит в воду, отдает часть энергии среде, а в ней существует как связь света и материи. Но когда он выходит, остается светом. В нашем случае процесс точно такой же, но более экстремальный: свет значительно замедляется и гораздо больше энергии отдается, чем во время преломления».

Когда Лукин и коллеги запустили два фотона в облако, они удивились, обнаружив, что вышла целая молекула из двух фотонов.

Почему они слились в доселе невиданную молекулу?

nvjhbkk

Фотоны с сильным взаимным притяжением в квантовой нелинейной среде.

Эффект блокады Ридберга — говорит Лукин. Это когда атом возбуждается, ближайшие атомы не могут быть возбуждены до такой же степени. На практике этот эффект означает, что когда два фотона входят в атомное облако, первый возбуждает атом, но должен двигаться вперед, прежде чем второй фотон возбудит ближайшие атомы. В результате два фотона тянут и толкают друг друга через облако, а их энергия передается от одного атома к другому.

    «Это фотонное взаимодействие, связанное взаимодействием атомов», — говорит Лукин. — «Два фотона ведут себя как молекула, и когда они выходят из среды, они с большой вероятностью сделают это не как единичные фотоны».

Хотя эффект достаточно необычный, у него есть несколько практических применений.

    «Мы делаем это ради забавы и потому что нам нужно расширять границы науки», — говорит Лукин. — «Но это питает широкую картину, поскольку фотоны остаются наилучшим способом передачи квантовой информации. Проблемой было то, что фотоны не взаимодействуют друг с другом».

Чтобы построить квантовый компьютер, исследователям нужно создать систему, которая может сохранять квантовую информацию и использовать ее в процессе квантовых логических операций. Но квантовая логика требует взаимодействия между отдельными квантами.

    «Наш эксперимент показал, что такой процесс возможен. Перед тем, как сделать полезный и практичный квантовый переключатель или фотонную логическую плату, нам нужно улучшить производительность, поэтому все еще на стадии разработки, но это важный шаг. Важны установленные нами физические принципы».

Систему можно использовать даже в классических компьютерных вычислениях, учитывая проблемы с рассеянием энергии, с которыми сталкиваются производители чипов. Ряд компаний, в том числе IBM, разработали собственные системы, которые полагаются на оптические маршрутизаторы, которые преобразуют световые сигналы в электрические, однако у этих систем есть свои проблемы.

Лукин также предположил, что в один прекрасный день систему можно будет использовать для создания сложных трехмерные структур — например, кристаллов — полностью из света. А что, кристаллы времени уже в процессе создания.

«Как это пригодится нам, пока не знаю. Но это новое состояние вещества, поэтому мы можем надеяться на то, что ему найдется применение по мере исследования свойств фотонных молекул».

Читайте так же:
Музыка способствует созданию новых нейронов головного мозга
Музыка способствует созданию новых нейронов головного мозга
Музыка – универсальный язык настроений, эмоций и страстей. Хорошо зн
Возможно, пространство-время это всего лишь иллюзия
Возможно, пространство-время это всего лишь иллюзия
Десятилетние усилия исследователей радикально упростить вычисления к
Астрономы насчитали 65 гамма-источников неизвестной природы
Астрономы насчитали 65 гамма-источников неизвестной природы
Астрофизики провели перепись объектов, дающих гамма-излучение с энер
NASA будет добывать золото из астероидов
NASA будет добывать золото из астероидов
Космическое агентство НАСА объявило о запуске новой миссии, цель кот

Добавить комментарий

Войти через социальные сети

           


Защитный код
Обновить

Случайные фразы

Последнее на форуме

  • Нет сообщений для показа

Наш сайт отлично себя чувствует на этом хостинге*

Комментарии: последние

  • Sorel-Eco.ru
    Hello There. I found your weblog using msn. That is an extremely neatly written article. I will be sure to bookmark it ...

    Подробнее...

     
  • по этой ссылке
    I think the admin of this web site is genuinely working hard in support of his web page, because here every material ...

    Подробнее...

     
  • по этой ссылке
    It's nearly impossible to find educated people on this subject, however, you seem like you know what you're talking about!

    Подробнее...

     
  • ссылка
    Pretty! This has been an incredibly wonderful post. Thanks for supplying these details.

    Подробнее...

     
  • порно
    I was able to find good info from your blog articles.

    Подробнее...

     
  • BHW
    great submit, very informative. I'm wondering why the opposite experts of this sector don't notice this. You should proceed ...

    Подробнее...

подпишись на RSS

Топ лучших игр Руннета

  Каталог Ресурсов Интернет Рейтинг@Mail.ru