Eksotiske kvantetilstande fremstillet af lys

Lyspartikler (fotoner) forekommer som små, udelelige portioner. Mange tusinde af disse lette portioner kan flettes til en enkelt superfoton, hvis de er tilstrækkeligt koncentreret og afkølet. De enkelte partikler smelter sammen med hinanden, gør dem umulige. Forskere kalder dette et fotonisk Bose-Einstein-kondensat. Det har længe været kendt, at normale atomer danner sådanne kondensater. Professor Martin Weitz fra Institute of Applied Physics ved University of Bonn vakte opmærksomhed blandt eksperter i 2010, da han for første gang producerede et Bose-Einstein-kondensat fra fotoner.

I sin seneste undersøgelse, Prof. Weitz 'team eksperimenterede med denne form for super-foton. I den eksperimentelle opsætning, en laserstråle blev hurtigt hoppet frem og tilbage mellem to spejle. Ind imellem var et pigment, der afkølede laserlyset i en sådan grad, at der blev skabt en superfoton ud fra de enkelte lysportioner. ”Det særlige er, at vi har bygget en slags optisk brønd i forskellige former, hvori Bose-Einstein kondensat var i stand til at strømme ind, "rapporterer Weitz.

En polymer varierer lysbanen

Holdet af forskere brugte et trick her:Det blandede en polymer ind i pigmentet mellem spejlene, som ændrede dets brydningsindeks afhængigt af temperaturen. Ruten mellem spejlene for lyset ændrede sig således, så længere lysbølgelængder passerede mellem spejlene ved opvarmning. Omfanget af lysbanen mellem spejlene kan varieres, ved at polymeren kunne opvarmes via et meget tyndt varmelag.

"Ved hjælp af forskellige temperaturmønstre, vi var i stand til at skabe forskellige optiske buler, "forklarer Weitz. Spejlets geometri så kun ud til at skæve, mens brydningsindekset for polymeren ændrede sig på bestemte punkter - dog dette havde samme effekt som en hul form. En del af superfotonen flød ind i denne tilsyneladende brønd. På denne måde, forskerne var i stand til at bruge deres apparat til at skabe forskellige, mønstre med meget lavt tab, der fangede det fotoniske Bose-Einstein-kondensat.

Forløber for kvantekredsløb

Holdet af forskere undersøgte i detaljer dannelsen af ​​to nabobrønde, styres via polymerens temperaturmønster. Når lyset i begge optiske hulninger forblev på et lignende energiniveau, super-fotonen flød fra den ene brønd ind i den tilstødende. "Dette var en forløber for optiske kvantekredsløb, "fremhævede fysikeren ved universitetet i Bonn." Måske endda komplekse arrangementer, for hvilken kvanteforvikling sker i interaktion med en mulig fotoninteraktion i egnede materialer, kan produceres med denne eksperimentelle opsætning. "

Dette ville, på tur, være forudsætningen for en ny teknik til kvantekommunikation og kvantecomputere. "Men det er stadig langt væk, "siger Weitz. Resultaterne fra forskergruppen kan også tænkes at blive brugt til at videreudvikle lasere - for eksempel til meget præcist svejsearbejde.