Пути фотонов неисповедимы, но согласованы

Исследователи из Института Нильса Бора продемонстрировали, что фотоны, излученные источниками света, встроенными в сложные и неупорядоченные структуры, способны согласовывать свои пути через среду. Это является следствием их волновых свойств, которые усиливают взаимодействие между различными возможными траекториями.

«Мы работаем с нанооптическими структурами для того чтобы управлять эмиссией и распространением фотонов. Мы обнаружили, что неизбежные неточности в структурах ведут к случайному рассеянию. Как следствие, распространение фотонов происходит по случайным траекториям», - пояснил Дэвид Гарсия (David García), постдокторант по квантовой оптике из Института Нильса Бора.

Согласно новому исследованию фотоны могут «чувствовать» друг друга и координировать свои пути через среду. Ученые вставили очень маленький источник света в нанооптическую структуру, которая содержала неупорядоченный массив рассеивающих свет дырок. Источником света служила так называемая квантовая точка. Фотоны рассеивались по всем направлениям и перемещались назад и вперед. Но фотоны не только кванты света, они также и волны, а волны взаимодействуют между собой. Это порождает связь между фотонами, и ученые продемонстрировали в экспериментах, что пути фотонов через материал зависят от других фотонов.

Предложенный метод анализ траекторий фотонов может открыть новый способ измерения пространственных свойств сложных неупорядоченных материалов, подобных биологической ткани, а поскольку источники света очень малы, есть возможность разместить их без разрушения материала и потенциально достичь очень высокого пространственного разрешения.

На иллюстрации показано, как рассеиваются фотоны в сложной оптической среде. Два фотона излучаются источником света в центре и двигаются через лабиринт, чтобы проиллюстрировать сложное рассеяние. Фотоны распространяются по разным путям через среду, но они зависимы в том смысле, что вероятность наблюдения фотона на одном выходе увеличивается, если наблюдается фотон на другом выходе

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