`

СПЕЦІАЛЬНІ
ПАРТНЕРИ
ПРОЕКТУ

Чи використовує ваша компанія ChatGPT в роботі?

BEST CIO

Определение наиболее профессиональных ИТ-управленцев, лидеров и экспертов в своих отраслях

Человек года

Кто внес наибольший вклад в развитие украинского ИТ-рынка.

Продукт года

Награды «Продукт года» еженедельника «Компьютерное обозрение» за наиболее выдающиеся ИТ-товары

 

Леонід Бараш

Форма имеет значение, когда свет встречается с атомом

+11
голос

Изучение взаимодействия отдельного атома с одним фотоном может предоставить информацию о том, как конструировать квантовые устройства.

Вы когда-нибудь задумывались, как вы видите мир? Видение – это фотоны света, которые являются пакетами энергии, взаимодействующими с атомами или молекулами объекта, на который вы смотрите. Некоторые фотоны отражаются, достигая ваших глаз. Другие поглощаются. Главный решающий фактор того, что происходит, это энергия фотона – его цвет.

Но посмотрите внимательно на тот момент, когда свет встречает материю, и можно еще кое-что открыть. Ученые из Центра квантовых технологий (CQT) в Национальном университете Сингапура недавно показали, что форма фотона также влияет на то, как он поглощается одним атомом.

Мы не часто думаем о том, что фотоны распределены во времени и пространстве и, таким образом, имеют форму. Те, что использовались в этом эксперименте, имели длину около четырех метров. Кристиан Курцифер (Christian Kurtsiefer), главный исследователь CQT, и его команда научились очень точно формировать эти фотоны.

Для исследования, опубликованного в Nature Communications, команда работала с атомами рубидия и инфракрасными фотонами. Они излучали взаимодействие одного фотона с одним атомом.

«Наши эксперименты рассматривают самое фундаментальное взаимодействие между материей и светом», - говорит Виктор Леон (Victor Leong), для которого работа способствовала получению степени доктора философии.

Для четырехметрового фотона требуется около 13 наносекунд, чтобы пройти через атом. Каждый раз, когда фотон посылали в сторону атома, команда наблюдала, возбуждается ли атом и когда. Отмечая времена возбуждения и собирая их вместе, исследователи могли сопоставить вероятность поглощения атомом фотона как функцию времени.

Команда опробовала две разные формы фотонов – одну, увеличивающуюся по яркости, и другую - уменьшающуюся. Сотни миллионов измерений, проведенных за 1500 часов, показали, что общая вероятность того, что один атом рубидия поглотит один фотон любого типа, составляет чуть более 4%. Однако когда команда посмотрела на процесс на наномасштабных временных отрезках, она увидела, что вероятность поглощения в каждый момент зависит от формы фотона.

Исследователи установили, что если фотон начинается тусклым с точки зрения атома, а затем становится ярким, пиковая вероятность возбуждения была более чем на 50% выше, чем когда фотон прибывал ярким и имел длинный затухающий хвост.

Исследователи ожидали, что атомы могут предпочесть поглощать фотоны с нарастающей энергией, поскольку при излучении наблюдается противоположная картина. Представьте, что процесс выполняется в обратном направлении – уравнения говорят, что он должен выглядеть одинаково, - и фотон приходит с нарастающей яркостью. «Наш выбор формы фотонов был основан на временной симметрии квантовой механики», - говорит соавтор Маттиас Штайнер (Matthias Steiner).

Эта работа также способствует пониманию технологий, основанных на взаимодействии свет-вещество. Некоторые предложения для квантовых технологий, таких как сети связи, датчики и компьютеры, требуют, чтобы фотон записывал информацию в атом при его поглощении. Фотон переводит атом в возбужденное состояние. Чтобы создать надежные устройства, ученым необходимо будет контролировать взаимодействие. «Вы можете сконструировать только то, что можете понять», - сказал соавтор Алессандро Цере (Alessandro Cerè).

Форма имеет значение, когда свет встречается с атомом

Ученые из Центра квантовых технологий Национального университета Сингапура показали, что форма фотона влияет на то, как он поглощается одним атомом. Иллюстрация этого художника не в масштабе: в эксперименте фотоны имеют длину около 4 метров, а атом меньше нанометра

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365

+11
голос

Напечатать Отправить другу

Читайте также

 

Ukraine

 

  •  Home  •  Ринок  •  IТ-директор  •  CloudComputing  •  Hard  •  Soft  •  Мережі  •  Безпека  •  Наука  •  IoT