Fysikere fik fotoner til at interagere med par af atomer for første gang

Menneskeheden er på vej mod den udbredte brug af teknologier baseret på kvantefysik.

Men for at opnå dette, skal du førstmester at få lys til at interagere med stof eller mere præcist fotoner med atomer. Det banebrydende felt inden for resonatorkvanteelektrodynamik (QED) er til en vis grad ansvarlig for sådanne teknologier. Nu bruges det allerede i kvantenetværk og kvanteinformationsbehandling. Men der er lang vej endnu. Nuværende lys-stof-interaktioner er begrænset til enkelte atomer, hvilket begrænser menneskets evne til at studere dem som komplekse systemer involveret i kvanteteknologier.

I det nye arbejde brugte forskerneFermi gas (eller ideel Fermi - Dirac gas). Det er en gas bestående af partikler, der tilfredsstiller Fermi - Dirac -statistikken, det vil sige, at de har en lav masse og en høj koncentration. For eksempel elektroner i et metal. "I fravær af fotoner kan gas produceres i en tilstand, hvor atomer interagerer med hinanden for at danne løst koblede par," forklarer Jean-Philippe Brantou fra EPFL School of Basic Sciences. "Når lys rammer en gas, omdannes nogle af disse dampe til kemisk bundne molekyler, absorberet af fotoner."

Nøglebegrebet bag den nye effekt erat det sker "sammenhængende". Det betyder, at en foton absorberes for at omdanne et par atomer til et molekyle, derefter udsendes tilbage og så flere gange. ”Det betyder, at para-foton-systemet danner en ny type partikeltilstand, som vi kaldte“ parret polariton-polariton ”-forklarer videnskabsmanden. "Dette blev muligt i et system, hvor fotoner er begrænset ét sted, hvor de er stærkt nødt til at interagere med atomer."

Hybridparrede polaritoner erhverver nogle af fotons egenskaber. Det betyder, at de kan måles ved optiske metoder. De erhverver også nogle af egenskaberne ved en Fermi -gas, slutter forskerne.

”Nogle af de meget komplekse egenskaber ved gaskonverteres til optiske egenskaber, der kan måles direkte, selv uden at forstyrre systemet. I fremtiden vil teknologien komme til nytte inden for kvantekemi: forskere har for første gang demonstreret, hvordan visse kemiske reaktioner kan frembringes sammenhængende ved hjælp af enkeltfotoner.

At læse Yderligere

En superkondensator på størrelse med et støvkorn er dukket op: den er 3 tusind gange mindre end dens analoger

Tyrannosaurus Rex havde neurale sensorer i tænderne til at genkende bytte

Det ældgamle mysterium om kilden til kosmiske stråler i Mælkevejen afsløret