Fizicienii au făcut fotonii să interacționeze cu perechi de atomi pentru prima dată

Omenirea se îndreaptă către utilizarea pe scară largă a tehnologiilor bazate pe fizica cuantică.

Dar pentru a realiza acest lucru, trebuie mai întâimaestru care face lumina să interacționeze cu materia sau, mai precis, fotonii cu atomii. Domeniul de ultimă oră al electrodinamicii cuantice rezonatoare (QED) este responsabil într-o oarecare măsură pentru astfel de tehnologii. Acum este deja folosit în rețelele cuantice și procesarea informațiilor cuantice. Dar mai este un drum lung de parcurs. Interacțiunile actuale lumină-materie sunt limitate la atomi unici, limitând capacitatea umană de a-i studia ca sisteme complexe implicate în tehnologiile cuantice.

În noua lucrare, cercetătorii au folositGaz Fermi (sau Fermi ideal - gaz Dirac). Este un gaz format din particule care satisfac statisticile Fermi-Dirac, adică au o masă mică și o concentrație mare. De exemplu, electronii dintr-un metal. „În absența fotonilor, gazul poate fi produs într-o stare în care atomii interacționează între ei pentru a forma perechi cuplate slab”, explică Jean-Philippe Brantou de la Școala de Științe de Bază EPFL. „Când lumina lovește un gaz, unii dintre acești vapori sunt transformați în molecule legate chimic, absorbite de fotoni”.

Conceptul cheie din spatele noului efect estecă se întâmplă „coerent”. Aceasta înseamnă că un foton este absorbit pentru a transforma câțiva atomi într-o moleculă, apoi emise înapoi și așa mai departe de mai multe ori. „Acest lucru înseamnă că sistemul para-fotonic formează un nou tip de stare a particulelor, pe care l-am numit„ polariton-polariton asociat ”- explică omul de știință. „Acest lucru a devenit posibil într-un sistem în care fotonii sunt limitați într-un singur loc, unde trebuie să interacționeze puternic cu atomii”.

Polaritonii hibrizi împerecheați dobândesc unele dintre proprietățile fotonilor. Aceasta înseamnă că pot fi măsurate prin metode optice. Ei dobândesc, de asemenea, unele dintre proprietățile unui gaz Fermi, concluzionează oamenii de știință.

„Unele dintre proprietățile foarte complexe ale gazuluisunt convertite în proprietăți optice care pot fi măsurate direct, chiar și fără a deranja sistemul. În viitor, tehnologia va fi utilă în chimia cuantică: oamenii de știință au demonstrat pentru prima dată cum anumite reacții chimice pot fi produse în mod coerent folosind fotoni unici.

A citi Mai departe

A apărut un supercondensator de mărimea unui fir de praf: este de 3 mii de ori mai mic decât analogii săi

Tyrannosaurus Rex avea senzori neuronali în dinți pentru a recunoaște prada

S-a dezvăluit misterul secular al sursei razelor cosmice din Calea Lactee