Ученые впервые «столкнули» лучи света при комнатной температуре

© Иллюстрация . Алина ПолянинаФизики из MIT создали прибор, сталкивающий лучи света при комнатной температуре

МОСКВА, 19 июн – . Физики из MIT впервые смогли заставить единичные частицы света взаимодействовать между собой при комнатной температуре, что открывает дорогу для создания сверхбыстрых обычных компьютеров и их больших квантовых собратьев, говорится в статье, опубликованной в журнале Physical Review Letters.

«Все предыдущие попытки столкнуть частицы света между собой требовали охлаждения атомов или похожих на них структур до температур, близких к абсолютному нулю, и работали для фотонов в очень узком диапазоне частот. Разработка методики, позволяющей делать это при комнатной температуре и при нормальных условиях, была идеей-фикс для нас», — рассказывает Дирк Энглунд (Dirk Englund) из Массачусетского технологического института (США).

Как рассказывает ученый, создание световых компьютеров и их квантовых аналогов сегодня замедляется тем, что пока у физиков нет способов заставить главный «носитель информации» в подобных вычислительных приборах – фотоны, частицы света, взаимодействовать между собой, не используя при этом материю в виде электронов или ионов в качестве «посредников».

Фотоны, как может убедиться любой человек, скрестив лучи двух фонариков, фактически не взаимодействуют друг с другом и пролетают другие частицы света, не сталкиваясь с ними и не меняя траекторию их движения. Как показывают теоретические расчеты и последние опыты, фотоны начинают влиять друг на друга только в абсолютно экстремальных условиях, к примеру, при столкновении лучей мощнейших лазеров или внутри «кольца» Большого адронного коллайдера.

Относительно недавно ученые обнаружили, что подобные условия можно создать в окрестностях определенных атомов щелочных и редкоземельных металлов, охлажденных до сверхнизких температур. Это открытие заставило Энглунда и его коллег задуматься, можно ли создать схожие условия и при нормальной комнатной температуре, и проанализировать результаты таких опытов.

Проанализировав итоги других экспериментов, физики из MIT пришли к выводу, что фотоны начинали взаимодействовать друг с другом в том случае, если они находились внутри мощного электрического поля. Они попытались воспроизвести эти условия, создав особый световод из кремния, содержащий в себе множество отверстий разной ширины.

Эти отверстия соединены друг с другом каналом, который сужается к центру световода, и в середине этого канала установлены две иглы, разделенные очень узким проходом. Отверстия и иглы играют разные роли – первые поглощают частицы света и не дают им покинуть световод, а иглы – концентрируют их электрическое поле. Благодаря этому  в проходе между иглами создаются условия, подобные тем, которые есть внутри БАК или в окрестностях атома.

Благодаря этому частицы света, которые будут проходить через это отверстие, будут очень сильно влиять друг на друга. К примеру, как показывают первые опыты Энглунда и его коллег, одиночные фотоны могут проходить через «дыру» в световоде, а пары частиц будут сталкиваться друг с другом и отскакивать в противоположных направлениях при сближении с иглами.

Как отмечают ученые, подобные световоды можно использовать уже сейчас для создания высококачественных источников одиночных фотонов, а в будущем они станут основой для световых или квантовых транзисторов и других элементов вычислительных схем.

источник ria.ru