Учёные придумали, как «сжимать» свет по одной частице за раз. Они успешно измерили частицы в ходе эксперимента, который когда-то считался невозможным для наблюдения.
Сжатие — это странное явление в квантовой физике. Оно создаёт особую форму света с «низким уровнем шума», которая потенциально может быть полезна в технологиях, предназначенных для улавливания слабых сигналов, например для обнаружения гравитационных волн. Стандартный подход к достижению этой цели заключается в воздействии интенсивного лазерного луча на материал, обычно нелинейный кристалл, который производит желаемый эффект.
Однако уже много лет существует теория о том, что есть другой возможный способ достижения этой цели. Теперь исследователи доказали, что его можно использовать.
В своём последнем исследовании учёные успешно продемонстрировали сжатие отдельных световых частиц, или фотонов, с помощью искусственно созданного атома, известного как полупроводниковая квантовая точка. Благодаря улучшенным оптическим свойствам этой системы и методике, использованной для проведения измерений, учёные смогли наблюдать за рассеянным светом и доказали, что он действительно был сжат.
«Это один из тех фундаментальных вопросов, которые придумали теоретики, но которые, после долгих лет попыток, люди в итоге пришли к выводу, что невозможно увидеть в реальности — если они вообще существуют, — сказал Мете Ататур, один из исследователей, в пресс-релизе. — Нам удалось это сделать, потому что теперь у нас есть искусственные атомы с оптическими свойствами, которые превосходят свойства природных атомов». Это означало, что мы смогли создать необходимые условия для наблюдения за этим фундаментальным свойством фотонов и доказать, что это странное явление сжатия действительно существует на уровне отдельного фотона. Это очень необычный эффект, который полностью противоречит нашим представлениям о том, как должны вести себя фотоны.
Результаты исследования опубликованы в журнале Nature.