То је поглед на научну фантастику која је постала чињеница: Научници су створили нови облик светлости који би једног дана могао да се употреби за изградњу светлосних кристала. Али пре него што ће Једисци почети захтевати сабље, напредак ће далеко вероватније довести до интригантних нових начина комуникације и рачунања, извештавају истраживачи ове недеље у Сциенце .
Светлост сачињавају фотони - брзи, сићушни пакети енергије. Типично, фотони уопште не делују међусобно, због чега када користите батеријске лампе „не видите да се светлосни снопови одбијају један од другог, видите да пролазе једно кроз друго“, објашњава др. Сергио Цанту. кандидат за атомску физику на Массацхусеттс Институте оф Тецхнологи. Међутим, у новим експериментима, физичари су створили појединачне фотоне како би се удобно повезали и повезали, слично начину на који се поједини атоми лепе у молекуле.
Плес фотона догађа се у лабораторији на МИТ-у где физичари изводе експерименте за столове са ласерима. Цанту, његова колега Адитиа Венкатрамани, доктор наука. кандидата за атомску физику на Харвард универзитету, и њихови сарадници започињу стварањем облака охлађених атома рубидијума. Рубидијум је алкални метал, који обично изгледа као сребрно-бела чврста супстанца. Али испаравање рубидијума ласером и одржавање ултрахладног ваздуха ствара облак који истраживачи садрже у малој цеви и магнетизује. Ово одржава атоме рубидијума дифузно, споро се крећу и у веома побуђеном стању.
Тада тим активира слаб ласер у облаку. Ласер је толико слаб да само неколико фотона улази у облак, објашњава МИТ-ово саопштење. Физичари мере фотоне када изађу на другу страну облака и тада ствари постају чудне.
Нормално би фотони путовали брзином светлости - или готово 300.000 километара у секунди. Али док пролазе кроз облак, фотони се крећу 100.000 пута спорије од нормалне. Такође, уместо да изађу из облака насумично, фотони пролазе кроз парове или тројке. Ови парови и тројке дају и другачији енергетски потпис, фазни помак, који истраживачима говори да фотони делују.
"У почетку је било нејасно", каже Венкатрамани. Тим је раније видео како два фотона комуницирају, али нису знали да ли су могуће тројке. На крају крајева, објашњава он, молекула водоника је стабилан распоред два атома водоника, али три атома водоника не могу остати заједно дуже од милионте секунде. "Нисмо били сигурни да ће три фотона бити стабилан молекул или нешто што чак можемо видети", каже он.
Изненађујуће, истраживачи су открили да је трофотонско групирање још стабилније од две. "Што више додате, то су јаче повезани", каже Венкатрамани.
Али како се фотони спајају? Теоријски модел физичара сугерише да се, како се један фотон креће кроз облак рубидијума, скаче с једног атома на други, „попут пчеле која лети између цвећа“, објашњава саопштење. Један фотон може се на кратко везати за атом, формирајући хибридни фотонски атом или поларитон. Ако се два од ових поларитона састану у облаку, они функционишу. Кад дођу до ивице облака, атоми остају иза и фотони плове напред, још увек повезани заједно. Додајте још фотона и исти феномен ствара тројке.
„Сада када смо разумели шта доводи до тога да интеракције буду атрактивне, можете се запитати: Да ли можете да их натерате да се одбијају? каже Цанту. У основи, играње са интеракцијом могло би открити нове увиде у то како енергија функционише или одакле долази, каже он.
У сврху технолошког напретка, фотони повезани на овај начин могу носити информације - квалитет који је користан за квантно рачунање. А квантно рачунање могло би довести до неусаглашених кодова, ултра прецизних сатова, невероватно моћних рачунара и још много тога. Оно што је толико привлачно кодирању информација у фотоне је да фотони могу брзо да пренесу своје информације на даљину. Већ фотони убрзавају нашу комуникацију дуж оптичких влакана. Везани или заплетени фотони могли би пренети сложене квантне информације готово тренутно.
Тим предвиђа контролу привлачних и одбојних интеракција фотона тако да би могли распоредити фотоне у предвидљивим структурама које се држе заједно попут кристала. Неки фотони би се одбијали један другога, одгурнувши се док не пронађу сопствени простор, док други држе већу формацију и спречавају да се одбојници расују. Њихов узоркован распоред био би лагани кристал. У светлом кристалу, "ако знате где је један фотон, онда знате где су други иза њега, у једнаким интервалима", каже Венкатрамани. "Ово би могло бити веома корисно ако желите да имате квантну комуникацију у редовним интервалима."
Будућност коју би такви кристали могли да омогуће можда изгледа нејаснија од оне у којој се људи боре са светлосним сабљем, али могла би напредовати још импресивније и неспретније.
Напомена уредника: Ова прича је исправљена како би одражавала да фотони, а не атоми, улазе у облак рубидијума и њихова брзина се успорава док пролазе.
