חלון שקיפות מופיע באנסמבל של יונים - עולם הפיזיקה

פיזיקאים בארה"ב גילו "מתג" מבוסס לייזר שהופך מדגם של יונים לשקוף לחלוטין בתדרים מסוימים. בעבודה במכון הטכנולוגי של קליפורניה (Caltech), הצוות גילה שכאשר חיברו יוני איטרביום (Yb³⁺) לתהודה ננופוטוני והלהיב אותם מאוד באור לייזר, היונים הפסיקו בפתאומיות להחזיר אור בתדרים הקשורים לתנודות שלהם. לאפקט זה, שהצוות כינה "שקיפות שנוצרה באופן קולקטיבי", יכול להיות יישומים במכשירים אופטיים קוונטיים.

"גילינו את התופעה תוך כדי ניסיון לפתח טכניקות לשליטה באטומי איטרביום המחוברים לחלל אופטי באמצעות אור לייזר", ראש צוות משותף אנדריי פאראון אומר עולם הפיזיקה. החלל, שרוחבו 20 מיקרון, מכיל בערך מיליון Yb³⁺ יונים. כקבוצה, יונים אלו רוטטים בחלוקה רחבה של תדרים, אך פאראון מסביר שכל יון בודד רוטט רק בטווח תדרים צר מאוד.

"כאשר נבדקים בלייזר עם הספק נמוך יותר, המערכת אטומה", הוא ממשיך. "עם זאת, כאשר הלייזר מכוון בתדר בדיוק באמצע חלוקת התדר, והעוצמה שלו גדלה, המערכת הופכת לשקופה."

דומה להפרעה הרסנית

אפקט השקיפות הסלקטיבי הזה קשור לאופן שבו היונים מתנודדים ביחס ללייזר, אומר פאראון. הוא משווה את זה לתופעה הידועה של הפרעות הרסניות, שבה גלים משני מקורות או יותר מבטלים זה את זה. במערכת הנלמדת בעבודה זו, קבוצות היונים סופגות ופולטות אור ברציפות. בדרך כלל, תהליך פליטה מחדש זה אומר שאור הלייזר מוחזר. עם זאת, בתדר השקיפות המושרה באופן קולקטיבי, משהו שונה מאוד קורה: האור הנפלט מחדש מכל אחד מהיונים בקבוצה מתאזן, מה שמוביל לירידה דרמטית בהשתקפות.

חלל האטום רואה את אותו פוטון פעמיים

בנוסף לשקיפות המושרה קולקטיבית, פאראון ועמיתיו גם הבחינו שהרכב היונים יכול לספוג ולפלוט אור הרבה יותר מהר או איטי יותר מאשר יון בודד בהתאם לעוצמת הלייזר. תהליכים אלו ידועים כקרינה-על ותת-קרינה, בהתאמה, ואינם מובנים היטב. למרות זאת, החוקרים אומרים שניתן לנצל את דפוס הפליטה האופטית הלא-לינארית הזו כדי ליצור טכנולוגיות אופטיות קוונטיות יעילות יותר. דוגמאות עשויות לכלול זיכרונות קוונטיים שבהם המידע מאוחסן במכלול של יונים מצמדים חזק, כמו גם לייזרים סופר-קריניים במצב מוצק עבור חיבורים קוונטיים מבוססי אנסמבל במעבדי מידע קוונטי.

המחקר מתואר ב טבע.

• הפצת תוכן ויחסי ציבור מופעל על ידי SEO. קבל הגברה היום.
• PlatoAiStream. Web3 Data Intelligence. הידע מוגבר. גישה כאן.
• הטבעת העתיד עם אדריאן אשלי. גישה כאן.
• קנה ומכירה של מניות בחברות PRE-IPO עם PREIPO®. גישה כאן.
• מקור: https://physicsworld.com/a/transparency-window-appears-in-an-ensemble-of-ions/