Взаимодействие фотонов с парами атомов

25.08.2021

Ученые из Федеральной политехнической школы Лозанны (EPFL) впервые заставили фотоны взаимодействовать с парами атомов. Этот прорыв важен для области квантовой электродинамики резонаторов (КЭД), передовой области, которая лежит в основе квантовых технологий.

Человечество двигается на пути к повсеместному использованию технологий основанных на квантовой физике. Но, чтобы достичь этого, сначала необходимо овладеть заставить свет взаимодействовать с материей - или, говоря точнее, фотоны с атомами. В некоторой степени за такие технологии отвечает передовая область квантовой электродинамики резонатора (КЭД). Сейчас она уже используется в квантовых сетях и квантовой обработке информации. Но предстоит еще долгий путь. Современные взаимодействия света и вещества ограничиваются отдельными атомами , что ограничивает способность человека изучать их в виде сложных систем, задействованных в квантовых технологиях.

В новой работе исследователи использовали Ферми-газ (или идеальный газ Ферми - Дирака). Это газ, состоящий из частиц, удовлетворяющих статистике Ферми - Дирака, то есть имеют малую массу и высокую концентрацию. Например, электроны в металле. "В отсутствие фотонов газ можно получить в состоянии, когда атомы взаимодействуют друг с другом, образуя слабосвязанные пары - объясняет Жан-Филипп Бранту из Школы фундаментальных наук EPFL. - Когда свет попадает в газ, некоторые из этих пар превращаются в химически связанные молекулы, поглощаясь фотонами".

Ключевой концепцией нового эффекта является то, что он происходит "когерентно". Это значит, что фотон поглощается, чтобы превратить пару атомов в молекулу, затем испускается обратно и так несколько раз. Система пара-фотон образует новый тип состояния частицы, которые называют парными поляритон-поляритонными. Это стало возможным системе, где фотоны заключены в одном месте, где им приходится сильно взаимодействовать с атомами.

Гибридные парные поляритоны приобретают некоторые свойства фотонов. Это значит, что их можно измерить оптическими методами. Они также приобретают некоторые свойства Ферми-газа.

В будущем технология пригодится в квантовой химии: ученые впервые продемонстрировали, как некоторые химические реакции можно когерентно произвести с использованием одиночных фотонов.

<< Назад: Наём роботов вместо людей 25.08.2021

>> Вперед: Ультракомпактные источники питания TRACO TMPS 24.08.2021

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Чувства кота, ожидаюшего возвращения хозяина 16.07.2026

Многие владельцы кошек уверены, что их питомцы совершенно равнодушны к уходу человека из дома. Считается, что кошки - независимые существа, которые спокойно переносят одиночество и даже радуются, оставаясь одни. Однако испанские специалисты по поведению животных считают, что реальность гораздо сложнее. Реакция кошки на отсутствие хозяина зависит от ее индивидуального характера, степени привязанности к человеку и привычного распорядка дня. Кошки хорошо запоминают ежедневные ритуалы своих владельцев. Они способны связывать определенные звуки - звон ключей, шаги у двери или звук закрывающегося замка - с предстоящим уходом человека. Для одних животных эти сигналы означают возможность спокойно лечь спать, а для других становятся причиной беспокойства и длительного ожидания возвращения хозяина. Таким образом, кошка не просто "не замечает" уход, а активно реагирует на связанные с ним изменения в окружающей обстановке. Исследования поведения кошек показывают, что некоторые из них действи ...>>

Целесообразность приема пробиотиков после курса антибиотиков 16.07.2026

Антибиотики остаются одним из самых мощных инструментов современной медицины в борьбе с бактериальными инфекциями. Однако их действие не ограничивается уничтожением только вредных микроорганизмов. Эти препараты способны существенно влиять на состав кишечной микрофлоры, что часто вызывает вопросы у пациентов: насколько серьезны эти изменения, как долго они сохраняются и нужно ли после курса антибиотиков принимать пробиотики для восстановления. На эти вопросы попытались ответить исследователи, проанализировав имеющиеся научные данные. Во время приема антибиотиков многие люди сталкиваются с неприятными симптомами со стороны пищеварительной системы: тошнотой, болями или спазмами в животе, а также диареей. Такие реакции возникают потому, что препараты воздействуют не только на возбудителей инфекции, но и на полезные бактерии, которые населяют кишечник и участвуют в пищеварении, синтезе витаминов и поддержании иммунитета. Некоторые антибиотики, например азитромицин, могут напрямую влия ...>>

Резкое похудение и возврат веса могут навредить сердцу 15.07.2026

Многие люди, желая быстро избавиться от лишних килограммов, прибегают к строгим диетам с резким ограничением калорий. Достигнув желаемого результата, они часто постепенно или быстро возвращаются к прежнему рациону и прежнему весу. На первый взгляд это кажется лишь вопросом внешнего вида, однако ученые предупреждают: постоянные колебания массы тела могут оказывать негативное влияние на сердечно-сосудистую систему и обмен веществ. Так называемый эффект йо-йо, когда периоды активного похудения сменяются повторным набором веса, становится все более распространенным явлением. Новые исследования указывают на возможную связь между такими циклами и ухудшением работы сердца. Организм способен адаптироваться к изменениям питания, но постоянное повторение резких переходов между ограничением калорий и перееданием создает дополнительную нагрузку на различные системы. В одном из экспериментов на лабораторных животных исследователи моделировали эффект йо-йо, периодически снижая калорийность рац ...>>

Разбрасыватель минудобрений Rauch Axis 55 15.07.2026

Немецкая компания Rauch, известная своими высокоточными сельскохозяйственными машинами, представила на выставке DLG Feldtage новый флагманский разбрасыватель минеральных удобрений Axis 55. Эта модель пришла на смену предыдущей версии Axis 50.2 и стала самой крупной в актуальной линейке производителя после выхода более компактной Axis 25 в прошлом году. Новая машина сочетает в себе повышенную производительность, расширенный диапазон рабочих ширин и усовершенствованные системы контроля внесения. Одной из главных технических особенностей Axis 55 стала значительно увеличенная максимальная производительность внесения - до 675 кг удобрений в минуту. Это на 30 % больше по сравнению с предшественником. Благодаря такому показателю разбрасыватель способен обеспечивать норму внесения до 900 кг/га при рабочей ширине 36 метров и скорости движения машины 25 км/ч. При этом устройство сохраняет возможность работы с очень низкими нормами внесения, например, при распределении гранул против улиток, бе ...>>

Антоцианы черники: природная защита для зрения в темноте 14.07.2026

Специалисты все активнее изучают влияние растительных веществ на здоровье глаз. Особое внимание привлекают антоцианы - природные пигменты, которые придают яркую окраску многим ягодам и овощам. Новые данные показывают, что эти соединения способны не только защищать клетки глаз от окислительного стресса, но и ускорять восстановление родопсина - ключевого пигмента, отвечающего за способность видеть в условиях низкой освещенности. Антоцианы содержатся в большом количестве в чернике, голубике, ежевике, черной смородине, а также в краснокочанной капусте и некоторых других красных, синих и фиолетовых продуктах. Эти вещества обладают мощными антиоксидантными и противовоспалительными свойствами. Они помогают нейтрализовать активные формы кислорода, которые повреждают клетки сетчатки и способствуют развитию хронического воспаления. По данным исследователей, антоцианы оказывают комплексное положительное влияние на зрительную систему. Они улучшают микроциркуляцию крови в сетчатке, поддержива ...>>

Случайная новость из Архива Вода на Земле не имеет космического происхождения 01.05.2025 Как появилась вода на Земле - этот вопрос волнует ученых уже не одно десятилетие. Распространенная теория утверждает, что вода попала на нашу планету извне, в виде "подарков" от астероидов, которые бомбардировали Землю в первые миллионы лет ее существования. Однако новое исследование, проведенное специалистами из Оксфордского университета, предлагает альтернативный сценарий: возможно, все необходимые составляющие воды присутствовали на Земле с самого начала ее формирования. Ключ к разгадке происхождения земной воды - водород, элемент, без которого невозможна ни сама вода, ни жизнь в целом. Чтобы выяснить, мог ли водород быть частью ранней Земли, ученые обратились к особому виду метеорита - энстатитовому хондриту. Эти небесные тела по своему составу схожи с веществом, из которого четыре с половиной миллиарда лет назад формировалась Земля. Если такие метеориты содержат водород, то и молодая Земля могла обладать теми же запасами. Исследуемый образец был найден в Антарктиде и подвергнут тщательному анализу с помощью мощных рентгеновских лучей, созданных на синхротроне. Это устройство позволяет неинвазивно заглядывать в химическую структуру образцов, не разрушая их. Цель эксперимента состояла в том, чтобы понять, действительно ли водород в метеорите является изначальным, а не попал в него позднее в результате загрязнения на Земле. Неожиданным открытием стало то, что водород оказался "заперт" внутри кристаллической структуры метеорита, а не ассоциировался с трещинами, ржавчиной или другими признаками воздействия окружающей среды. Это означает, что водород не был занесен извне, а с самого начала присутствовал в материале. Кроме того, ученые обнаружили в образце скопления сероводорода, причем вовсе не в тех областях, где ожидали - и это еще больше укрепило их уверенность в "первозданном" происхождении водорода в метеорите. Исследователь Том Барретт из Оксфорда отметил, что обнаружение сероводорода в неожиданных местах стало для команды настоящим сюрпризом. Поскольку вероятность земного загрязнения этих участков крайне мала, это открытие становится важным аргументом в пользу гипотезы о "внутреннем" происхождении воды на нашей планете. Иными словами, Земля, возможно, изначально имела все необходимое для формирования воды. Это не означает, что теория астероидного происхождения воды теперь полностью опровергнута. Однако полученные данные существенно укрепляют позицию сторонников идеи, что водород и, следовательно, вода могли появиться в недрах самой молодой Земли, задолго до начала астероидной бомбардировки. Таким образом, еще до первого столкновения с космическими телами у планеты уже могли быть ресурсы, необходимые для появления воды. Понимание того, что Земля с самого начала имела необходимые химические ингредиенты для воды, меняет наше представление о ранней эволюции планеты и возникновении жизни. Если вода не пришла из глубин космоса, а образовалась "на месте", это говорит о большей универсальности процессов, ведущих к появлению жизни, и повышает шансы на ее существование и на других планетах, формирующихся по схожему сценарию.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026