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
Вирус герпеса перестраивает геном человека, но есть способ его остановить
Наука
Разработаны роботы размером с игрушечную машинку для ремонта водопроводных труб
Новости
В Самаре запустили первый в России дата-центр, объединяющий майнинг и ИИ
Новости
Болезнь Паркинсона на ранней стадии определят по ушной сере
Наука
BI-стратегия компании: что она дает и как ее создать
Мнения
В Мариинке показали оперу, которую дописал искусственный интеллект
Новости
Открыт нейронный путь, который приводит к бессонице после перенесенного стресса
Наука
Китайский маглев установил рекорд: разогнался до 650 км/ч за семь секунд
Новости
Австралийские бабочки используют звезды для навигации в пространстве
Наука
Древний череп из Китая впервые позволил понять, как выглядели денисовцы
Наука
Открыта загадочная связь между уровнем кислорода и магнитным полем Земли
Космос
Альтернатива сжиганию: разработана технология переработки угля в высокотехнологичное сырье
Наука
Ракета Starship Илона Маска взорвалась на площадке при подготовке к испытаниям
Космос
TECNO MEGABOOK K15S: универсальный ноутбук для тех, кто работает, создает и отдыхает
Кейсы
Два китайских спутника встретились на орбите Земли
Космос
В Москве пройдет второй Международный технологический конгресс МТК-2025
Новости
Из перовскита создали датчик изображения, который улавливает в три раза больше света
Новости
ИИ научили предсказывать риск провала технологических новинок
Новости
Разработан нанопластырь с микроиглами, который может заменить биопсию
Наука
В глубинах Тихого океана обнаружили пауков, питающихся бактериями
Наука