Langsom lys i et optisk hulrum med mekaniske resonatorer og spejle

Teoretiske fysikere Kamran Ullah og Hameed Ullah har vist, at et positionsafhængigt masseoptomekanisk system, der involverer et hulrum mellem to spejle, en fastgjort til en resonator, kan øge induceret gennemsigtighed og reducere lysets hastighed.

Vi har alle lært på gymnasiet, at lysets hastighed gennem et vakuum er omkring 300.000 km/s, hvilket betyder, at en stråle fra Jorden tager omkring 2,5 sekunder at nå Månen. Det bevæger sig naturligt langsommere gennem gennemsigtige genstande, imidlertid, og videnskabsmænd har fundet måder at bremse det dramatisk. Optomekanik, eller interaktionen af ​​elektromagnetisk stråling med mekaniske systemer, er en relativt ny og effektiv måde at gribe dette an på. Teoretiske fysikere Kamran Ullah fra Quaid-i-Azam University, Islamabad, Pakistan og Hameed Ullah fra Institute of Physics, Porto Alegre, Brasilien har nu demonstreret, hvordan lyset bremses i et positionsbaseret masseoptomekanisk system. Dette værk er udgivet i EPJ D. .

Ullah og Ullah beskriver hulrumsoptomekanik, som involverer optiske tilstande sat op i et hulrum mellem spejle. Kavitetstilstanden, som er drevet af et stærkt felt og sonderet af et svagt felt, giver en "legeplads" til at undersøge fænomener, herunder langsomt lys og optomekanisk induceret transparens (OMIT). Sidstnævnte er en kvanteeffekt, hvor den optiske reaktion af atomer og molekyler styres af et elektromagnetisk felt. I dette arbejde, fysikerne studerede et hulrumssystem bestående af et fast spejl og et bevægeligt. Det bevægelige spejl svinger langs hulrummets akse med en enkelt harmonisk frekvens. Ved at betragte resonatorens samlede masse som afhængig af dens position, og beregning af den effektive Hamiltonian for hele systemet (som beskriver dets samlede energi), Ullah og Ullah viste, hvordan systemet kan forbedre OMIT og langsomt lys. Da massen er positionsafhængig, systemet er ikke-lineært, og arten og størrelsen af ​​de observerede kvanteeffekter afhænger stærkt af værdien af ​​en ikke-lineær parameter, alfa.

Og dette arbejde er ikke helt ufatteligt. OMIT og langsomt lys har allerede vigtige anvendelser inden for kvanteinformationsbehandling, optiske kontakter og optisk sensing, og disse teknologier kan kun blive mere nyttige, efterhånden som kvantecomputere bevæger sig ud af laboratoriet og ind i hverdagens verden.