С помощью новейшего изобретения ученые способны контролировать квантовые процессы света

Антон Тальский – 15 апреля 2020

Метаповерхности — это искусственные материалы, разработанные для того, чтобы контролировать распределение света на нано-уровне. На протяжении последних десяти лет такие материалы используются для создания целого ряда технологических инструментов — от сенсоров до оптических линз и технологий визуализации данных.

Благодаря исследованиям, проведенным командой Гарвардского университета, стало возможным создание метаповерхности новейшего типа, которая позволит контролировать как пространственно-временные, так и квантовые характеристики прямых и отраженных лучей света.

В процессе разработки ученые сочетали определенные техники изменения состояний атомов и данные недавних исследований того, как поверхность, состоящая из атомов, может отражать световой луч. Анализ этих процессов помог ученым создать специфическую конфигурацию, в которой конкретный слой атомов может работать как своего рода светоотражающее квантовое зеркало.

В дальнейшем, ученые использовали способность атомов становиться прозрачными при определенных условиях и примененных к ним искусственных манипуляциях, а также принцип суперпозиции (один из ключевых принципов квантовой механики, при котором различные элементы могут сосуществовать, находясь при этом во взаимоисключающих состояниях). Это сочетание и позволило им создать квантовую метаповерхность, способную становиться прозрачной и отражающей одновременно. Иными словами, ученым удалось изобрести квантовый механизм, способный как пропускать свет, так и отражать его в один и тот же момент.

Как утверждают ученые, их изобретение революционно для квантовой механики. Метаповерхность, изобретенная ими, поможет создавать новые типы квантовых материалов разных типов для разных задач. Кроме того, это изобретение — новый шаг в понимании квантовых оптических материалов и их взаимодействия со светом.

фото: Bekenstein et al.