Fysiker fick fotoner att interagera med par av atomer för första gången

Mänskligheten går mot en utbredd användning av teknologier baserade på kvantfysik.

Men för att uppnå detta måste du förstmästare att få ljus att interagera med materia eller, mer exakt, fotoner med atomer. Det banbrytande fältet för resonatorkvantelektrodynamik (QED) är till viss del ansvarigt för sådana teknologier. Nu används det redan i kvantnät och kvantinformationsbehandling. Men det är en lång väg kvar att gå. Aktuella ljus-materia-interaktioner är begränsade till enskilda atomer, vilket begränsar människans förmåga att studera dem som komplexa system involverade i kvantteknologi.

I det nya arbetet använde forskarnaFermigas (eller idealisk Fermi - Dirac -gas). Det är en gas bestående av partiklar som uppfyller Fermi - Dirac -statistiken, det vill säga att de har en låg massa och en hög koncentration. Till exempel elektroner i en metall. "I avsaknad av fotoner kan gas produceras i ett tillstånd där atomer interagerar med varandra för att bilda löst kopplade par", förklarar Jean-Philippe Brantou från EPFL School of Basic Sciences. "När ljus träffar en gas omvandlas några av dessa ångor till kemiskt bundna molekyler, absorberade av fotoner."

Nyckelkonceptet bakom den nya effekten äratt det händer "sammanhängande". Det betyder att en foton absorberas för att förvandla ett par atomer till en molekyl, sedan avges tillbaka och så vidare flera gånger. ”Det betyder att para-foton systemet bildar en ny typ av partikeltillstånd, som vi kallade” parat polariton-polariton ”-förklarar forskaren. "Detta blev möjligt i ett system där fotoner är begränsade på ett ställe, där de måste interagera starkt med atomer."

Hybridparade polaritoner förvärvar några av egenskaperna hos fotoner. Det betyder att de kan mätas med optiska metoder. De förvärvar också några av egenskaperna hos en Fermigas, konstaterar forskarna.

”Några av de mycket komplexa egenskaperna hos gasomvandlas till optiska egenskaper som kan mätas på ett direkt sätt, även utan att störa systemet. I framtiden kommer tekniken att komma till nytta inom kvantkemi: forskare har för första gången visat hur vissa kemiska reaktioner kan produceras sammanhängande med hjälp av enstaka fotoner.

Att läsa Ytterligare

En superkondensator på størrelse med ett dammfläck har dykt upp: den är 3 tusen gånger mindre än dess analoger

Tyrannosaurus Rex hade neurala sensorer i tänderna för att känna igen byten

Det urgamla mysteriet om källan till kosmiska strålar i Vintergatan avslöjades