Метаповерхности — это искусственные материалы, разработанные на наноразмерном уровне, которые могут контролировать рассеяние света с исключительно высокой точностью. В течение последнего десятилетия эти материалы использовались для создания разнообразных технологических инструментов — от датчиков до линз и методов визуализации.
В новой работе ученые создали квантовую метаповерхность, которой можно управлять, чтобы иметь разные свойства рассеяния света. Материал позволяет создавать квантовую запутанность для фотонов.
В определенных условиях окружающей среды атомами можно манипулировать с помощью внешних электрических полей, чтобы они стали прозрачными. Недавние исследования также показали, что один слой атомов при подобных манипуляциях может отражать свет, — по аналогии с обычным зеркалом.
Используя ридберговские взаимодействия, которые естественным образом происходят в атомных системах, исследователи смогли идентифицировать схему, в которой один слой атомов одновременно отражает и пропускает свет в квантовой суперпозиции. Другими словами, получающаяся в результате квантовая метаповерхность одновременно становится прозрачной и отражает свет, как зеркало.
В квантовой механике сущности могут сосуществовать в разных состояниях — это называется состоянием суперпозиции. Наша квантовая метаповерхность — это новый тип материала, который может заставить свет сосуществовать в двух разных состояниях одновременно. Это достигается путем манипулирования состоянием атомов и слабым лазерным излучением, которое позволяет рассеять их.
Ривка Бекенштейн, ведущий автор исследования
Ранее физики создали метаповерхность, которая отражает свет под разными углами в зависимости от стороны падающего луча. В обычном зеркале свет идет по одному и тому же маршруту — в случае с метаповерхностью при изменении направлении луча меняется и угол отражения.