Новости химической науки > Физики создают «молекулы из света»

Конечно, речь пока еще не идет о джедайском световом клинке. Тем не менее, исследовательской группе, в которую входят физики-теоретики из Национального Института стандартов и технологии США (NIST) сделали очередной шаг к созданию объектов из фотонов.

Результаты нового исследования позволяют говорить о том, что эти объекты могут быть объединены в обладающий своими собственными, особыми свойствами ансамбль, который, за неимением лучших определений, назвали «молекулой».

Исследование опиралось на проведенные в 2013 году эксперименты, к которым был причастен ряд исследователей, принимавших участие в новом проекте. В ходе экспериментов 2013 года был обнаружен способ связывания двух фотонов таким образом, чтобы один находился поверх другого, и при их перемещении достигалась бы их суперпозиция. Этот эксперимент был признан прорывом в фотонике – никому до этого не удавалось скомбинировать индивидуальные фотоны, и у кое-кого возникла мысль, что создание световых мечей уже не за горами.

Исследователи показали, что два фотона (слева и справа), изображенные художником как волны, могут быть зафиксированы на небольшом расстоянии друг от друга. При определенных условиях фотоны могут формировать состояние, напоминающее двухатомную молекулу, представленную в форме голубой гантели в центре. (Рисунок: ©: E. Edwards/JQI)

В новой работе описана теоретическая возможность того, что при варьировании некоторых параметров процесса связывания фотоны могут двигаться бок о бок, на практически постоянном расстоянии друг от друга. Это расположение сродни положению атомов водорода в молекуле водорода.

Как отмечает один из авторов проекта Алексей Горшков (Alexey Gorshkov), конечно, это не молекула, но объект, который можно так описать. В настоящее время исследователи пытаются построить более сложные структуры из фотонов, которые, в свою очередь, будут осложнены еще в большей степени. Горшков добавляет, что если исследование движется в правильном направлении, кто знает, может рано или поздно вполне станет возможным создание световых мечей, которому рыцари-джедаи будут учиться у исследователей из NIST. Тем не менее, оборудование для связывания фотонов занимает больше места и требует больше энергии, чем может вместить обычная рукоять меча. Однако техника связывания фотонов может применяться в областях, не менее полезных, чем пресловутое джедайское оружие.

По словам Горшкова, огромное количество современных технологий (от систем коммуникации до получения изображения с высоким разрешением) основано на применении света, при этом многие из них будут оптимизированы, если технология связывания фотонов сможет выйти за двери лаборатории.

Так, например, инженерам необходимо проводить прецизионную калибровку сенсоров света, а новое исследование может облегчить создание так называемой стандартной свечи, испускающей точное количество фотонов, попадающих в детектор. Еще в большей степени, чем строителям, новая технология может помочь тем, кто разрабатывает квантовые компьютеры.

Источник: arXiv:1505.03859 [quant-ph]

метки статьи: #природа химической связи, #суперструн теория, #фотохимия, фотокатализ