Cвет лазера впервые «сжали» при комнатной температуре

Cвет лазера впервые «сжали» при комнатной температуре

Лазерные технологии, Новости науки и техники Комментарии к записи Cвет лазера впервые «сжали» при комнатной температуре отключены

Для этого ученые использовали сверхчувствительную пружину длиной всего в 55 микрон

Ученые впервые смогли при комнатной температуре сжать свет на квантовом уровне. Благодаря этому можно будет создать сверхточные квантовые «линейки», которые могут работать вне стен лабораторий. Результаты их работы опубликовал научный журнал Nature Physics.

«Мы показали, что можно создать механическую систему, которая будет сохранять квантовые свойства даже при комнатной температуре. Это радикально меняет картину мира с точки зрения того, что теперь мы можем использовать подобные установки не только в лаборатории, спрятав их внутри гигантского холодильника, но и в любой точке мира», – рассказала Нергис Мавалвала, один из авторов исследования, профессор Массачусетского технологического института (MIT).

Сжатый свет представляет собой набор фотонов, который упорядочен таким образом, что он позволяет максимально точно измерить один из двух параметров – скорость или положение частиц – за счет невозможности узнать второй. Ученые уже используют излучатели, которые вырабатывают подобные потоки частиц, для наблюдений за гравитационными волнами на детекторах LIGO и VIRGO.

Получить сжатый свет можно, пропустив луч обычного света через так называемый нелинейный оптический кристалл. Он расщепляет попадающий в него свет на пары фотонов, которые связаны друг с другом на квантовом уровне. Кристалл накапливает эти пары частиц света внутри себя и через некоторое время, когда количество фотонов достигает некоторого критического значения, испускает их в виде упорядоченного потока.

Игра света и зеркал

Сжатый свет повышает чувствительность детекторов гравитационных волн и других измерительных приборов примерно так же сильно, как и простое увеличение мощности лазера. Но при этом у него нет столь же сильных отрицательных качеств. Сжатый свет не нагревает оптические

компоненты этих установок и при этом подавляет нулевые флуктуации вакуума, один из главных источников помех в работе LIGO и VIRGO.

В других областях науки, как отмечает Мавалвала, излучатели сжатого света почти не используются, поскольку для их работы нужно охлаждать почти все оптические компоненты до температуры, близкой к абсолютному нулю. Физики из MIT обошли эту проблему, используя прибор, который они назвали «наномеханическим зеркалом».

Это зеркало представляет собой идеально ровную пластинку из чередующихся слоев соединений мышьяка, алюминия и галлия. Его масса всего 50 нанограмм, а толщина – около 70 микрон. Ученые подвесили это зеркало на сверхчувствительной пружине длиной в 55 микрон, которая может реагировать на давление, которое оказывает свет, отражающийся от поверхности данного зеркала.

С помощью этой пружины можно не только отслеживать взаимодействия зеркала со светом, но и измерять те случайные колебания, которые возникают в результате его столкновений с атомами, и учитывать то, как эти события влияют на квантовые свойства света. Благодаря этому свет можно сжимать, не прибегая к помощи нелинейных оптических кристаллов.

Подобный прием позволил физикам впервые сжать свет при комнатной температуре и примерно на 15% уменьшить уровень случайных помех, которые возникают из-за случайных квантовых процессов. Как надеются ученые, в будущем им удастся повысить этот показатель, а также приспособить подобные зеркала для работы с LIGO и другими научными инструментами, в которых нужны сверхточные замеры расстояний.

Источник: https://nauka.tass.ru/nauka/8906127

Рекомендуем для Вас


© Интернет журнал "ЛАЗЕРНЫЙ МИР", 2019
Напишите нам:
laser.w@yandex.ru

Back to Top