Fysikere fikk fotoner til å samhandle med par atomer for første gang

Menneskeheten beveger seg mot utbredt bruk av teknologier basert på kvantefysikk.

Men for å oppnå dette, må du førstmestre å få lys til å samhandle med materie eller, mer presist, fotoner med atomer. Det banebrytende feltet innen resonatorkvanteelektrodynamikk (QED) er til en viss grad ansvarlig for slike teknologier. Nå brukes det allerede i kvantenettverk og kvanteinformasjonsbehandling. Men det er fortsatt en lang vei å gå. Nåværende lys-materie-interaksjoner er begrenset til enkeltatomer, noe som begrenser menneskets evne til å studere dem som komplekse systemer involvert i kvanteteknologier.

I det nye arbeidet brukte forskerneFermigass (eller ideell Fermi - Dirac -gass). Det er en gass som består av partikler som tilfredsstiller Fermi - Dirac -statistikken, det vil si at de har en lav masse og en høy konsentrasjon. For eksempel elektroner i et metall. "I fravær av fotoner kan gass produseres i en tilstand der atomer interagerer med hverandre for å danne løst sammenkoblede par," forklarer Jean-Philippe Brantou fra EPFL School of Basic Sciences. "Når lys treffer en gass, blir noen av disse dampene omdannet til kjemisk bundne molekyler, absorbert av fotoner."

Hovedbegrepet bak den nye effekten erat det skjer "sammenhengende". Dette betyr at et foton absorberes for å gjøre et par atomer til et molekyl, deretter utsendes tilbake og så videre flere ganger. "Dette betyr at para-foton systemet danner en ny type partikkeltilstand, som vi kalte" paret polariton-polariton "-forklarer forskeren. "Dette ble mulig i et system der fotoner er begrenset på ett sted, hvor de må samhandle sterkt med atomer."

Hybridparede polaritoner tilegner seg noen av egenskapene til fotoner. Dette betyr at de kan måles med optiske metoder. De får også noen av egenskapene til en Fermi -gass, konkluderer forskerne.

"Noen av de svært komplekse egenskapene til gasskonverteres til optiske egenskaper som kan måles direkte, selv uten å forstyrre systemet. I fremtiden vil teknologien komme godt med i kvantekjemi: forskere har demonstrert for første gang hvordan visse kjemiske reaksjoner kan produseres sammenhengende ved bruk av enkeltfotoner.

Å lese Lengre

En superkondensator på størrelse med et støvkorn har dukket opp: den er 3 tusen ganger mindre enn analogene

Tyrannosaurus Rex hadde nevrale sensorer i tennene for å gjenkjenne byttedyr

Det eldgamle mysteriet om kilden til kosmiske stråler i Melkeveien avslørt