Новое открытие поможет продвинуться в разработке квантовых приборов
Квантовая физика, явления которой зачастую даже невозможно себе вообразить, обрастает приборами для проведения экспериментов. В этом преуспели ученые из Института квантовой оптики им. Макса Планка, которые создали самое легкое в мире зеркало из двумерного метаматериала, способного пролить загадки на взаимодействие фотонов с веществом и на физику самих фотонов.
Для изготовления самого легкого в мире зеркала всего из нескольких сотен атомов рубидия понадобилось целых две тонны обычного научного оборудования. Размеры созданного зеркала при этом составляют около семи микрон в диаметре и несколько десятков нанометров в толщину. Чтобы получить эту микроструктуру, которую невозможно увидеть невооруженным глазом, понадобился целый комплекс сложнейших мероприятий.
Для начала атомы рубидия-87 были охлаждены в процессе лазерного охлаждения, в ходе которого бомбардировка атомов вещества фотонами привела к их замедлению. Затем с помощью испарительного охлаждения температура атомов была понижена еще сильнее? до -263 °C (до 10 нанокельвинов). Наконец, с помощью направленного магнитного поля охлажденные атомы рубидия были выстроены в упорядоченную структуру в виде двухмерной решетки. В результате получилась плоскость с самыми выдающимися в истории отражающими свойствами.
Для создания зеркала диаметром семь микрон понадобилось 2 тонны оборудования (Max Planck Institute of Quantum Optics)
Ученые экспериментально проверили работу искусственной отражающей поверхности, направив на нее поляризованный пучок фотонов и зафиксировали отраженный свет. Интересно, что перед отражением фотоны многократно переотражаются от атомов материала зеркала, что позволяет усилить обратное излучение. Тем самым новый материал обещает стать новым мощнейшим инструментом в изучении квантово-фотонных явлений, что может привести к появлению как квантового транзистора (переключателя), так и к квантовой памяти.
