Physiker des Max-Planck-Instituts für Quantenoptik haben ein schaltbares Metamaterial geschaffen. Optisch
Die Forscher sammelten Rubidium-Atome einein festes zweidimensionales regelmäßiges Muster, so dass die einzelnen Elemente weniger als die Wellenlänge des Photons voneinander entfernt sind. Aufgrund der Nähe der Atome wirkt ein solches Array „kooperativ“, erklären die Wissenschaftler. Durch die stärkere Bindung zwischen Licht und Materie wird sogar ein einzelnes Photon, das an einem Atom vorbeigeht, effektiv reflektiert. Diese Struktur ist der leichteste Spiegel der Welt und besteht aus nur einer Atomschicht.
Ein optischer Spiegel hat viel mit ihm gemeinsamklassisches Analogon. Insbesondere ist die Reflexionswahrscheinlichkeit fest und nicht kontrollierbar. Um die Eigenschaften des Spiegels zu steuern, haben Physiker einen Schalter entworfen und platziert, der aus einem einzelnen Rydberg-Atom in der Mitte des Arrays besteht.
Dies sind wasserstoffähnliche Atome oder Alkaliatome.Metalle, bei denen sich das äußere Elektron in einem hoch angeregten Zustand befindet. Wird ein solches Atom mit Laserlicht bestrahlt, geht es vom Grundzustand in den angeregten Zustand über und umgekehrt. Je nach Energiezustand wurde der optische Spiegel reflektierend oder transparent wie ein Fenster.
Optische Metaoberfläche im Aus- (links) und Ein-Zustand (rechts). Im ersten Fall ist das Array transparent, im zweiten reflektiert es Licht. Bild: Kritsana Srakaew et al., Naturphysik
Forscher stellen fest, dass QuantenDer Schalter nimmt nicht nur zwei Extremwerte "0" und "1" an, sondern stellt sich häufiger in einem Zwischenzustand heraus. Im Ergebnis kann eine Metaoberfläche im Gegensatz zu einem klassischen Spiegel so konfiguriert werden, dass sie Lichtphotonen gleichzeitig reflektiert und durchlässt.
Entwicklung kann verwendet werden, um zu verschleiernAtomlicht, fügen Sie die Autoren der Arbeit hinzu. Das Einrichten eines Quantenschalters in einer kohärenten Überlagerung zwischen dem Grundzustand und dem angeregten Zustand erzeugt eine Verschränkung des Atoms und des Lichts, eine einzigartige und seltsame Verbindung zwischen dem einfallenden Photon und dem atomaren Schalter.
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Auf dem Cover: eine künstlerische Illustration des Atomspiegels. Bild: Christoph Hohmann, MCQST