Физики конденсировали фотоны в расщепленное состояние

Физики из Боннского и Кельнского университетов охладили фотоны и заставили их собираться в «долины», где они необратимо расщеплялись. Статья об открытии была опубликована в журнале Science.

Световой пучок, состоящий из фотонов, имеет ряд интересных свойств. Например, пропуская его через светоделитель или призму, он может разделяться как минимум на два потока. Один из этих потоков пройдет сквозь материал делителя или призмы, а другой отразится от него. Но это явление обратимо: два луча, которые были разделены, потом можно собраться обратно.

Группа ученых Боннского и Кельнского университетов решила проверить, возможно ли разделить пучок фотонов так, чтобы соединить его обратно было невозможно. И оказалось, что такое возможно. Для осуществления своей затеи исследователи построили сложную установку, задача которой была сконденсировать луч света и затем поймать отдельные фотоны в «долины», где они могли бы находиться бесконечно долго.

Для этой цели физики использовали бозе-эйнштейновский конденсат из фотонов. Суть работы самой установки заключалась в том, что с помощью лазера ученые посылали пучки фотонов в ловушку между двумя зеркалами. Отражаясь от каждого зеркала, фотоны теряли энергию и в конце концов превращались в конденсат Бозе-Эйнштейна — особое состояние, в которое переходит вещество, если его охладить до температур, близких к абсолютному нулю.

Одно из зеркал при этом не было идеально плоским, а имело две оптические впадины. Охладившись до нужной температуры, фотон попал в впадину, но отразившись от молекулы поверхности зеркала больше не мог выбраться из нее из-за недостатка энергии.

Ученые надеются, что такая экспериментальная схема позволит получить еще более сложные квантовые состояния. Это, по их словам, может быть полезно для технологий квантовой связи, вычислений и моделирования.