Физики успешно создали Бозе-Эйнштейновский конденсат фотонов при комнатной температуре 20 °C с использованием оптического микрорезонатора.
В течение почти столетия конденсат Бозе-Эйнштейна оставался лабораторной диковинкой, ограниченной самыми экстремальными системами охлаждения на Земле. Чтобы достичь этого состояния, атомы обычно приходилось охлаждать до температуры на несколько миллиардных долей градуса выше абсолютного нуля, или до минус 273,15 °C, точки, при которой движение атомов почти полностью прекращается.
Роль оптического микрорезонатора
Основная проблема при создании этого состояния с помощью света заключается в том, что фотоны естественным образом движутся с высокими скоростями и с трудом группируются.
Эта конфигурация улавливает свет, заставляя фотоны непрерывно отражаться между двумя поверхностями. Внутри этого ограниченного пространства фотоны взаимодействуют с определенной средой, позволяя им обмениваться энергией и охлаждаться.
Конденсаты Бозе-Эйнштейна и квантовая когерентность
Конденсат Бозе-Эйнштейна, впервые концептуализированный в 1920-х годах в результате совместной работы Альберта Эйнштейна и индийского физика, возникает, когда частицы охлаждаются до точки, когда они больше не ведут себя как отдельные личности.
В докладе этот феномен сравнивается с шумной толпой, где все говорят одновременно, которая внезапно превращается в идеально синхронизированный хор, поющий одну и ту же ноту. Эта согласованность позволяет странному поведению квантового мира, обычно ограниченному наименьшими масштабами существования, стать видимыми в более крупных масштабах.
Отмена требования абсолютного нуля
Переход от использования атомов к фотонам — это то, что позволило исследователям работать при температуре 20 °C.
Фотоны предлагают другой путь, поскольку им не хватает массы покоя. Управляя их взаимодействием внутри микрополости, можно создать условия для конденсации без необходимости сильного холода. Этот сдвиг показывает, что традиционное требование абсолютного нуля не было абсолютной необходимостью для возникновения этого квантового состояния.
Приложения в вычислительной и лазерной технике
Способность генерировать квантовые состояния при комнатной температуре открывает путь к миниатюрным и более доступным устройствам.
- Расширенные источники света: Разработка новых типов источников света, способных генерировать когерентные лучи с беспрецедентной эффективностью.
- Революционные лазеры: Создание лазеров с совершенно новыми свойствами.
Поскольку этим государствам больше не нужны криогенные холодильники, оборудование, необходимое для поддержки квантовой когерентности, может стать значительно меньшим и более практичным для интеграции в будущие технологии.
По теме
