Выключатель размером в один атом превращает прозрачный материал в зеркало

Физики разработали оптическое зеркало с квантовым выключателем. Исследование опубликовано в журнале Nature Physics.

Физики из Института квантовой оптики Общества Макса Планка создали переключаемый метаматериал. Оптические свойства массива атомов можно изменять при помощи одного ридберговского атома. В зависимости от его энергетического состояния материал либо отражает свет, либо становится прозрачным.

Исследователи собрали атомы рубидия в фиксированный двумерный регулярный узор так, чтобы отдельные элементы находились на расстояниях меньше длины волны фотона. Из-за близкого расположения атомов такой массив действуют «кооперативно», объясняют ученые. В результате увеличения связи света с веществом даже одиночный фотон, прошедший мимо одного атома, эффективно отражается. Эта структура представляет собой самое легкое зеркало в мире, состоящее всего из одного слоя атомов.

Оптическое зеркало имеет много общего со своим классическим аналогом. В частности, вероятность отражения фиксирована и не может контролироваться. Чтобы управлять свойствами зеркала, физики разработали и поместили в центр массива переключатель, состоящий из одного ридберговского атома. 

Это водородоподобные атомы или атомы щелочных металлов, у которых внешний электрон находится в высоковозбужденном состоянии. При облучении такого атома лазерным светом он переходит из основного в возбужденное состояние и обратно. В зависимости от энергетического состояния оптическое зеркало становилось отражающим или прозрачным как окно.

Оптическая метаповерхность в выключенном (слева) и включенном (справа) состоянии. В первом случае массив прозрачен, а во втором — отражает свет. Изображение: Kritsana Srakaew et al., Nature Physics

Исследователи отмечают, что квантовый переключатель принимает не только два крайних значения «0» и «1», но чаще оказывается в промежуточном состоянии. В результате в отличие от классического зеркала метаповерхность можно настроить так, что она одновременно и отражает, и пропускает фотоны света.

Разработку можно использовать для запутывания атомного света, добавляют авторы работы. Постановка квантового переключателя в когерентной суперпозиции между основным и возбужденным состоянием создает запутанность атома и света, уникальную и странную связь между входящим фотоном и атомным переключателем.


Читать далее:

Найден способ снизить сахар в крови без уколов инсулина

Ученые считают, что форма Вселенной не такая, как все думают

Вертолет НАСА показал закат на Марсе. Он не похож на земной

На обложке: художественная иллюстрация атомного зеркала. Изображение: Christoph Hohmann, MCQST

Подписывайтесь
на наши каналы в Telegram

«Хайтек»новостионлайн

«Хайтек»Dailyновости 3 раза в день

Первая полоса
Больше миллиона Гбит в секунду: японцы побили рекорд скорости передачи данных по оптоволокну
Новости
Хаос во благо: физики создали новый инструмент для квантового мира
Наука
Hugging Face выпустила недорогих человекоподобных роботов с открытым кодом
Новости
Китайский аккумулятор для электромобиля выдержал наезд 36-тонного танка
Новости
Воспитанники детских домов изучат основы работы с нейросетями
Новости
Четвероногий робот из Цюриха научился играть в бадминтон с людьми
Новости
В MIT раскрыли механизм набора веса из-за жирной пищи и как обратить его вспять
Наука
60 000 лет рядом: ученые выяснили, кто стал первым паразитом человека
Наука
Ректора Университета Иннополис избрали членом-корреспондентом РАН
Иннополис
В Корее робопса научили паркуру и бегу по стенам: посмотрите, что он может
Новости
Древний череп «человека-муравья» нашли в Аргентине
Наука
На селфи марсохода попал неожиданный объект: его заметили не сразу
Космос
Посмотрите на двух морских коньков, которых застукали за «поцелуем» в океане
Наука
Почти 10 000 роутеров Asus тайно заразили: как проверить свой и защититься
Новости
Ракета будет доставлять товары с AliExpress за час по всему миру: ее испытали в Китае
Новости
В России пригрозили «душить» иностранные сервисы: кто в опасности
Новости
Boston Dynamics усовершенствовала систему восприятия гуманоидного робота Atlas
Новости
Наклейка на лоб анализирует мозговые волны и предсказывает переутомление
Наука
Посмотрите на робота-трансформера, который меняет форму прямо в полете
Новости
Китай отправил миссию за образцами горных пород с квазиспутника Земли
Космос