Fyysikot saivat fotonit vuorovaikutukseen atomiparien kanssa ensimmäistä kertaa

Ihmiskunta on siirtymässä kohti kvanttifysiikkaan perustuvan teknologian laajaa käyttöä.

Mutta saavuttaaksesi tämän, sinun on ensinmestari, joka tekee valoa vuorovaikutuksessa aineen kanssa – tai tarkemmin sanottuna fotonien kanssa atomien kanssa. Resonaattorikvanttielektrodynamiikan (QED) huippukenttä on jossain määrin vastuussa tällaisista teknologioista. Nyt sitä käytetään jo kvanttiverkoissa ja kvanttitietojen käsittelyssä. Mutta matkaa on vielä pitkä. Nykyiset valon ja aineen vuorovaikutukset rajoittuvat yksittäisiin atomeihin, mikä rajoittaa ihmisen kykyä tutkia niitä monimutkaisina kvanttiteknologioihin liittyvinä järjestelminä.

Uudessa työssä tutkijat käyttivätFermi -kaasu (tai ihanteellinen Fermi -Dirac -kaasu). Se on kaasu, joka koostuu hiukkasista, jotka täyttävät Fermi -Dirac -tilastot, toisin sanoen niiden massa on pieni ja pitoisuus korkea. Esimerkiksi elektronit metallissa. "Fotonien puuttuessa kaasua voidaan tuottaa tilassa, jossa atomit ovat vuorovaikutuksessa toistensa kanssa muodostaen löyhästi kytkettyjä pareja", selittää Jean-Philippe Brantou EPFL School of Basic Sciencesista. "Kun valo osuu kaasuun, osa näistä höyryistä muuttuu kemiallisesti sitoutuneiksi molekyyleiksi, jotka fotonit absorboivat."

Keskeinen käsite uuden vaikutuksen takana onettä se tapahtuu "johdonmukaisesti". Tämä tarkoittaa, että fotoni absorboituu muuttamaan pari atomia molekyyliksi, sitten se emittoituu takaisin ja niin edelleen useita kertoja. "Tämä tarkoittaa sitä, että para-fotonijärjestelmä muodostaa uuden tyyppisen hiukkastilan, jota kutsuimme" pariksi polariton-polaritoniksi "-selittää tiedemies. "Tämä tuli mahdolliseksi järjestelmässä, jossa fotonit on suljettu yhteen paikkaan, jossa niiden on oltava voimakkaasti vuorovaikutuksessa atomien kanssa."

Hybridiparilliset polaritonit hankkivat joitain fotonien ominaisuuksia. Tämä tarkoittaa, että ne voidaan mitata optisilla menetelmillä. He myös hankkivat joitain Fermi -kaasun ominaisuuksia, tutkijat päättelevät.

"Jotkut kaasun hyvin monimutkaisista ominaisuuksistamuunnetaan optisiksi ominaisuuksiksi, jotka voidaan mitata suoraan, jopa häiritsemättä järjestelmää. Tulevaisuudessa tekniikka on hyödyllinen kvanttikemiassa: tutkijat ovat osoittaneet ensimmäistä kertaa, kuinka tietyt kemialliset reaktiot voidaan tuottaa johdonmukaisesti yksittäisillä fotoneilla.

Lukea Edelleen

Pölyhiukkasen kokoinen superkondensaattori on ilmestynyt: se on 3 tuhatta kertaa pienempi kuin analogit

Tyrannosaurus Rexin hampaissa oli hermoanturit tunnistamaan saalista

Linnunradan kosmisen säteen lähteen ikivanha mysteeri paljastui