Коллектив физиков-теоретиков из американского Национального института стандартов и технологий (НИСТ) сделал еще один шаг к созданию объектов из фотонов. Существенная экономия электроэнергии налицо.
Открытие физиков доказало, что невесомые частицы света могут быть запутаны в некие «молекулы», обладающие присущей только им силой взаимодействия. Ранее физика утверждала, что фотоны в составе светового луча проходят друг сквозь друга, но не взаимодействуют.
Выводы базируются на предыдущих исследованиях физиков, еще до их объединения в НИСТе. В 2013 году ученые институтов (Гарвардского, Калифорнийского технологического и Массачусетского технологического) изыскали способ запутать два фотона вместе: один находился прямо на вершине другого, и при перемещении они друг на друга накладывались. Экспериментальная демонстрация таких фотонов оказалась прорывом в теории света — ранее из отдельно взятых фотонов ничего не комбинировали. Вдохновленные открытием, ученые уже представили, что не за горами и создание настоящего «светового меча», сообщает Science Daily.
В статье «Physical Review Letters» коллективы физиков из НИСТ и университета Мэриленда показали теоретически, что благодаря точной подстройке параметров процесса запутывания фотоны смогли перемещаться бок о бок: на определенном расстоянии друг от друга. Такая конструкция сродни конструкции молекулы водорода — два атома расположены рядом.
Если исследования физиков идут в верном направлении, возникает вопрос. Раз им под силу создать молекулу света, почему не создать сразу световой меч? Горшков говорит, что запутывание фотонов требует экстремальных условий, которые весьма непросто воссоздать в лабораторном пространстве. А уж о световом мече и заикаться нечего. Зато для создания световой люстры причин полно, она была бы куда полезнее светового меча.
«Многие современные технологии основаны на свете: от коммуникационных приложений до телевидения высокой степени четкости, — говорит Горшков. — Многие из них можно значительно усовершенствовать, если нам удастся спроектировать межфотонное взаимодействие». Открытие может стать важным для компьютерной отрасли: связывание и перепутывание фотонов даст возможность компьютерам использовать фотоны в процессорах — это та работа, которую выполняют сегодня на нашем компьютере электронные переключатели.
Существенная экономия энергии — еще один плюс открытия физиков. Сообщения в телефоне и прочие данные, которые перемещаются, словно лучи света, по оптоволоконным кабелям, преобразуются в электроны для обработки данных. Такой шаг неэффективен в силу ненужных затрат электроэнергии. Транспортировка и обработка данных существенно сэкономит энергию, если перейдет на фотонный способ.
«Это качественно новый способ изучения фотонов. Будучи безмассовыми, частицы летают со скоростью света. Замедление фотонов и их перепутывание покажет нам такие вещи, которые раньше даже в голову не приходили», подчеркивает физик Горшков.
