Prelomili hranice fyziky. Vedci naučili svetlo reagovať, sme vraj na prahu technickej revolúcie
Vedci z Riceovej univerzity si pripísali na konto pozoruhodný prelom vo svete kvantovej fyziky. Podarilo sa im dosiahnuť ultrasilné prepojenie medzi fotónmi v špeciálne navrhnutej 3D dutine, a to pomocou interakcie so samotnou hmotou.
Táto tzv. fotónová väzba, sprostredkovaná elektrónmi, by mohla znamenať zásadný krok vpred pre kvantové počítače, optické senzory aj nové komunikačné technológie, píše Interesting Engineering.
Unikátna fotonická dutina
Kľúčom k tomuto objavu bola unikátna 3D fotonická kryštalická dutina, ktorú tím vedcov navrhol tak, aby v nej svetlo neunikalo von, ale odrážalo sa vo vopred určených vzoroch – tzv. módach dutiny.
„Predstavte si miestnosť plnú zrkadiel. Keď v nej rozsvietite baterku, svetlo sa bude odrážať dookola bez konca. Presne takto funguje optická dutina – štruktúra, ktorá zachytáva svetlo medzi odrazovými povrchmi a umožňuje mu odrážať sa v špecifických vzorcoch,“ priblížil predstavu Fuang Tay, doktorand a vedúci výskumu.
Tieto vzorce sú nesmierne dôležité pri štúdiu interakcie medzi svetlom a hmotou, pretože ovplyvňujú, ako sa svetlo správa a ako sa viaže s elektrónmi, atómami či inými časticami. A práve touto cestou vedci dokázali vytvoriť tzv. polaritóny – kvázipartikuly, ktoré vznikajú spojením svetla a hmoty.
„Je známe, že elektróny navzájom silno interagujú, no fotóny nie. Táto dutina však koncentruje svetlo natoľko, že výrazne zosilňuje elektromagnetické polia a vedie k silnému prepojeniu medzi svetlom a hmotou, čím vznikajú kvantové superpozície – polaritóny,“ vysvetlil profesor Junichiro Kono, spoluautor štúdie.
Terahertzové žiarenie odhalilo ultrasilné prepojenie
Pri experimentoch za pomoci terahertzového žiarenia a pri extrémne nízkych teplotách vedci skúmali, ako sa jednotlivé svetelné módy správajú v interakcii s elektrónmi. Objavili fenomén ultrasilného prepojenia – teda stav, kde svetelné módy a elektróny interagujú tak intenzívne, že vznikajú úplne nové hybridné stavy. Zaujímavé bolo, že toto správanie záviselo od polarizácie svetla – teda smeru, ktorým svetlo prichádzalo. Niekedy sa módy držali oddelene, inokedy sa spojili a vytvorili nové kombinované módy.
„To naznačuje, že môžeme vytvoriť materiály, v ktorých sa rôzne módy dutiny môžu navzájom ‘rozprávať’ cez elektróny v magnetickom poli a vytvárať nové korelované stavy,“ dodal Tay.
Fotóny začali v dutine interagovať cez hmotu
No úplný zlom prišiel v momente, keď tím z Riceovej univerzity zistil, že cez túto interakciu môžu medzi sebou komunikovať samotné fotóny. Inými slovami – fotóny, ktoré za normálnych okolností medzi sebou nijako nereagujú, sa v tejto 3D dutine začali ovplyvňovať cez hmotu, čo sa doteraz podarilo dosiahnuť len veľmi výnimočne.
„Táto realizácia – že náš systém môže viesť k interakcii medzi fotónmi sprostredkovanej hmotou – bola pre nás skutočným ‚aha momentom‘,“ prezradil profesor Andrey Baydin, ďalší z autorov štúdie.
Profesor Kono doplnil, že takáto interakcia môže byť základom pre nové algoritmy a protokoly v kvantovom výpočtovom svete a kvantovej komunikácii. Aby lepšie pochopili, čo sa v dutine deje, vytvorili vedci aj počítačovú simuláciu, ktorá presne kopíruje výsledky experimentu. Táto simulácia bude cenným nástrojom pre ďalší výskum a vývoj efektívnejších kvantových technológií.
Štúdia bola publikovaná v prestížnom vedeckom časopise Nature Communications a predstavuje významný krok k vytvoreniu praktických kvantových zariadení budúcnosti.
Čítajte viac z kategórie: Novinky
Ďakujeme, že čítaš Fontech. V prípade, že máš postreh alebo si našiel v článku chybu, napíš nám na redakcia@fontech.sk.
Teraz čítajú
Najočakávanejšia hra júla všetkým vytrie zrak. Nič takéto sme tu ešte nikdy nemali
Slovákov nadchne cenou, dojazdom aj výbavou. Hyundai má chystať vynikajúci elektromobil
Hawking mal naozaj pravdu. Desivý jav zničí celý vesmír
Tvorcovia 28 rokov potom majú na krku problém. Plánovaná hororová trilógia dostáva vážne trhliny
Rozdiel len pár eur za tankovanie? Je to číry omyl. Analytik vyriešil najväčšiu letnú dilemu Slovákov
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP
Slováci ich „hltajú“ ako lentilky: Kardiológ odhalil doplnky, ktoré vedú k neplodnosti, zlyhaniu pečene a predčasnej smrti
50-tisíc Rusov na fronte, letná ofenzíva v troskách: Korupcia ničí armádu, Ukrajinci chystajú tvrdý protiútok
Obľúbené jedlo spôsobuje nočné mory, potvrdili vedci. Po stáročiach vyriešili záhadu ľudovej múdrosti
Smrteľný vírus v populárnej destinácii Slovákov: Krajina hlási prvé úmrtie, 25 ľudí je v karanténe
NÁROČNÝ KVÍZ: Iba 10 % Slovákov odpovie správne na všetky otázky. Prever svoje znalosti z chémie
- 24 hod
- 48 hod
- 7 dní
-
- Vedci našli skrytý trik, ako obnoviť zrak. Takéto niečo by ti nikdy nenapadlo
- Celý život triedila plasty. Žena neverila vlastným očiam, keď pomocou AirTagu zistila, kde končia
- iPhone stráca lesk. Slováci už nechcú míňať za mobily 1000 eur a našli si nového miláčika
- Lacný ako Fabia, výkonný ako Porsche. Známa značka spustila predaj auta s dojazdom 2 000 km
- Akčný hit Netflixu aj veľkolepé sci-fi. TOP 9 filmov a seriálov v júli na Netflixe a ďalších
-
- Celý život triedila plasty. Žena neverila vlastným očiam, keď pomocou AirTagu zistila, kde končia
- Lacný ako Fabia, výkonný ako Porsche. Známa značka spustila predaj auta s dojazdom 2 000 km
- Vedci našli skrytý trik, ako obnoviť zrak. Takéto niečo by ti nikdy nenapadlo
- Deje sa to len raz za 11 000 rokov. K Slnku sa blíži záhadná planéta a vedci musia konať rýchlo
- Najlepší film Marvelu posledných rokov je konečne online. Aj so slovenským dabingom
-
- Vedci našli skrytý trik, ako obnoviť zrak. Takéto niečo by ti nikdy nenapadlo
- Celý život triedila plasty. Žena neverila vlastným očiam, keď pomocou AirTagu zistila, kde končia
- Stáročia stará záhada má jasnú odpoveď. Vo vnútri Mesiaca našli veľké prekvapenie
- Lacný ako Fabia, výkonný ako Porsche. Známa značka spustila predaj auta s dojazdom 2 000 km
- Deje sa to len raz za 11 000 rokov. K Slnku sa blíži záhadná planéta a vedci musia konať rýchlo
Dôležitý satelit za 88 miliónov dolárov zmizol. Jeff Bezos aj vedci ostali v šoku
Elektrické Volvá sa nepredávajú. Firma musí škrtať a prehodnocovať budúcnosť
Český premiér sa vzbúril proti novému návrhu EÚ: Súčasné ciele stačia, ďalšie nás ekonomicky zruinujú
Česko bičuje historické sucho. Meteorológovia prepisujú 60-ročné rekordy
ZSE spustilo letnú bombu: Slováci si môžu elektromobily nabiť zadarmo
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP