Причуды квантовой оптики

 


Исследователи из Гарвардского университета научились поглощать энергию импульса лазера, а затем восстанавливать ее часть в миллиметре от места, где она была поглощена. Этот физический фокус был выполнен с помощью облака ультрахолодных атомов натрия, образующих конденсат Бозе-Эйнштейна. «Все выглядит довольно странно, – говорит физик Лин Хо. – Мы можем восстанавливать импульс света и посылать дальше, словно ничего не случилось». По мнению ученого, помимо физической забавы это может когда-нибудь найти применение в оптических телекоммуникациях и ультраточных навигационных системах.

Состояние конденсата Бозе-Эйнштейна столь «востребовано» в физике, поскольку при нем все атомы вибрируют в унисон, создавая один коллективный атом. При этом индивидуальность атомов теряется. Например, в 1999 году группа Хо смогла замедлить движение света в конденсате до 60 км/ч. Для нового эксперимента группа исследователей пропускала контрольный луч лазера через два несвязанных друг с другом облака бозе-конденсата. В первом облаке луч замедлился и передал свою энергию в коллективные колебания конденсированной квантовой среды.

Ученые делали между импульсами достаточно длительные перерывы, чтобы дать время волне пройти 160 мкм между облаками конденсата. При этом атомы работали подобно антеннам, воспроизводя первоначальный импульс. Лазерный импульс и конденсат Бозе-Эйнштейна способны обмениваться энергией только потому, что последний настроен на длину волны лазера. В результате конденсат образует так называемую суперпозицию, когда волна колебаний одновременно располагается в нескольких местах, размазываясь в пространстве.

Квантовые колебания не в состоянии различать облака ультрахолодных атомов, поскольку суперпозиция первого облака означает частичную ее передачу второму облаку. Таков механизм телепортации импульса по мнению Майкла Фляйшхоера из Технического университета Кайзерслаутерна (Technical University of Kaiserslautern), Германия. Это может найти впоследствии практическое применение, одним из которых может стать защищенная система телекоммуникаций. По мнению Хо, если мы научимся производить непрерывный поток ультрахолодных атомов, то сможем создать совершенно иной класс навигационных систем.


Источник: В мире науки