To je pogled na znanstveno fantastiko, ki je dejstvo: Znanstveniki so ustvarili novo obliko svetlobe, ki bi jo nekega dne lahko uporabili za gradnjo svetlobnih kristalov. Toda preden bodo Jedidi začeli zahtevati svoje sabre, je vnaprej veliko večja verjetnost, da bo privedlo do zanimivih novih načinov komuniciranja in računalništva, poročajo raziskovalci ta teden v Science .
Svetlobo sestavljajo fotoni - hitri, drobni paketi energije. Običajno fotoni sploh ne delujejo med seboj, zato pri uporabi bliskavic "ne vidite, da se svetlobni žarki odbijajo drug od drugega, opazite, da gredo drug skozi drugega, " razlaga doktor znanosti Sergio Cantu. kandidat za atomsko fiziko na Massachusetts Institute of Technology. V novih poskusih pa so fiziki posadili posamezne fotone, da bi se prijetno približali drug drugemu in povezali, podobno kot se posamezni atomi držijo v molekulah.
Ples fotonov se zgodi v laboratoriju na MIT, kjer fiziki izvajajo namizne poskuse z laserji. Cantu, njegova sodelavka Aditya Venkatramani, doktorica znanosti. kandidatka za atomsko fiziko na univerzi Harvard, njihovi sodelavci pa začnejo z ustvarjanjem oblaka ohlajenih atomov rubidija. Rubidij je alkalna kovina, zato je običajno videti kot srebrno bela trdna snov. Toda izparevanje rubidija z laserjem in ohranjanje njegovega hladnega ustvarja oblak, ki ga raziskovalci vsebujejo v majhni cevi in magnetizira. Tako atomi rubidija ohranjajo difuzno, počasno gibljivo in v zelo vznemirjenem stanju.
Nato ekipa v oblaku sproži šibek laser. Laser je tako šibek, da le nekaj fotonov vstopi v oblak, pojasnjuje sporočilo za javnost MIT. Fiziki merijo fotone, ko izstopijo z druge strani oblaka in takrat stvari postanejo čudne.
Običajno bi fotoni potovali s svetlobno hitrostjo - ali skoraj 300.000 kilometri na sekundo. Toda med prehodom skozi oblak fotoni plazijo po 100.000 krat počasneje kot običajno. Tudi namesto da iz oblaka naključno izstopijo, fotoni pridejo skozi pare ali trojčke. Ti pari in trojke oddajajo tudi drugačen energetski podpis, fazni premik, ki raziskovalcem pove, da fotoni medsebojno delujejo.
"Na začetku je bilo nejasno, " pravi Venkatramani. Skupina je že videla dva fotona, vendar nista vedela, ali so možne trojke. Konec koncev, pojasnjuje, je molekula vodika stabilna razporeditev dveh vodikovih atomov, toda trije vodikovi atomi ne morejo ostati skupaj več kot milijoninko sekunde. "Nismo bili prepričani, da bodo trije fotoni stabilna molekula ali nekaj, kar bi sploh lahko videli, " pravi.
Presenetljivo so raziskovalci odkrili, da je trofotonsko združevanje celo bolj stabilno kot dve. "Več ko dodate, močneje so vezane, " pravi Venkatramani.
Toda kako se fotoni sestavijo? Teoretični model fizikov kaže, da se en sam foton premika skozi oblak rubidija, ki skače iz enega atoma na drugega, "kot čebela, ki plava med rožami", pojasnjuje sporočilo za javnost. En foton se lahko za kratek čas veže na atom in tvori hibridni fotonski atom ali polariton. Če se dva od teh polaritonov srečata v oblaku, se medsebojno uporabljata. Ko dosežejo rob oblaka, atomi ostanejo zadaj in fotoni plujejo naprej, še vedno povezani. Dodajte več fotonov in isti pojav povzroči trojčke.
"Zdaj, ko razumemo, kaj vodi k temu, da so interakcije privlačne, se lahko vprašate: Ali lahko namesto tega odganjate drug drugega?" pravi Cantu. Po njegovem mnenju bi igranje z interakcijo lahko razkrilo nove vpoglede, kako deluje energija ali od kod prihaja, pravi.
Zaradi tehnološkega napredka lahko fotoni, vezani na ta način, prenašajo informacije - kakovost, ki je uporabna za kvantno računanje. In kvantno računanje bi lahko vodilo do neprekosljivih kod, ultra natančnih ur, neverjetno močnih računalnikov in še več. Pri kodiranju informacij v fotone je tako privlačna stvar, da fotoni lahko zelo hitro nosijo svoje podatke na razdaljah. Že fotoni pospešujejo naše komunikacije po optičnih vlaknih. Vezani ali zapleteni fotoni bi lahko skoraj v trenutku prenašali kompleksne kvantne informacije.
Ekipa predvideva nadzor privlačnih in odbojnih interakcij fotonov tako natančno, da bi lahko razporedili fotone v predvidljive strukture, ki držijo skupaj kot kristali. Nekateri fotoni bi se odbijali med seboj in se potiskali narazen, dokler ne najdejo svojega prostora, drugi pa držijo večjo tvorbo in preprečujejo, da bi se odbijajoči razkropili. Njihova vzorčasta ureditev bi bila lahki kristal. V svetlobnem kristalu "če veste, kje je en foton, potem veste, kje so drugi v njem, v enakih intervalih, " pravi Venkatramani. "To bi lahko bilo zelo koristno, če želite imeti kvantno komunikacijo v rednih presledkih."
Prihodnost, ki bi jo takšni kristali lahko omogočili, se morda zdi bolj nejasna kot tista, v kateri se ljudje borijo z svetlobnimi sabami, vendar bi to lahko še bolj impresivno in nepredstavljivo doseglo.
Opomba urednika: Ta zgodba je popravljena tako, da odraža, da fotoni in ne atomi vstopajo v oblak rubidija in njihova hitrost se upočasni, ko gredo skozi.
