Fereastra de transparență apare într-un ansamblu de ioni – Physics World

Fizicienii din SUA au descoperit un „comutator” bazat pe laser care transformă o probă de ioni complet transparentă la anumite frecvențe. Lucrând la Institutul de Tehnologie din California (Caltech), echipa a descoperit că atunci când au cuplat ionii de iterbiu (Yb³⁺) la un rezonator nanofotonic și i-au excitat puternic cu lumină laser, ionii au încetat brusc să reflecte lumina la frecvențele asociate cu vibrațiile lor. Acest efect, pe care echipa îl numește „transparență indusă colectiv”, ar putea avea aplicații în dispozitivele optice cuantice.

„Am descoperit fenomenul în timp ce încercam să dezvoltăm tehnici pentru a controla atomii de itterbiu cuplați la o cavitate optică folosind lumina laser”, a spus co-șeful echipei. Andrei Faraon spune Lumea fizicii. Cavitatea, care măsoară 20 de microni, conține aproximativ un milion de Yb³⁺ ionii. Ca grup, acești ioni vibrează la o distribuție largă de frecvențe, dar Faraon explică că fiecare ion individual vibrează doar într-un interval de frecvență foarte îngust.

„Când este sondat cu un laser cu putere mai mică, sistemul este opac”, continuă el. „Cu toate acestea, atunci când laserul este reglat la o frecvență exact în mijlocul distribuției de frecvență, iar puterea lui crește, sistemul devine transparent.”

Asemănător cu interferența distructivă

Acest efect selectiv de transparență este legat de modul în care ionii oscilează în raport cu laserul, spune Faraon. El îl compară cu binecunoscutul fenomen de interferență distructivă, în care undele din două sau mai multe surse se anulează reciproc. În sistemul studiat în această lucrare, grupurile de ioni absorb și reemit lumină în mod continuu. În mod normal, acest proces de reemisie înseamnă că lumina laser este reflectată. La frecvența de transparență indusă colectiv, însă, se întâmplă ceva foarte diferit: lumina reemisă de la fiecare dintre ionii dintr-un grup se echilibrează, ducând la o scădere dramatică a reflexiei.

Cavitatea atomului vede același foton de două ori

Pe lângă transparența indusă colectiv, Faraon și colegii au observat, de asemenea, că ansamblul de ioni poate absorbi și emite lumină mult mai rapid sau mai lent decât un singur ion, în funcție de intensitatea laserului. Aceste procese sunt cunoscute ca super-radiance și, respectiv, sub-radiance și nu sunt bine înțelese. Chiar și așa, cercetătorii spun că acest model de emisie optică extrem de neliniară ar putea fi exploatat pentru a crea tehnologii optice cuantice mai eficiente. Exemplele ar putea include memorii cuantice în care informațiile sunt stocate într-un ansamblu de ioni puternic cuplati, precum și lasere super-radiante în stare solidă pentru interconexiuni cuantice bazate pe ansamblu în procesoarele de informații cuantice.

Cercetarea este descrisă în Natură.

• Distribuție de conținut bazat pe SEO și PR. Amplifică-te astăzi.
• PlatoAiStream. Web3 Data Intelligence. Cunoștințe amplificate. Accesați Aici.
• Mintând viitorul cu Adryenn Ashley. Accesați Aici.
• Cumpărați și vindeți acțiuni în companii PRE-IPO cu PREIPO®. Accesați Aici.
• Sursa: https://physicsworld.com/a/transparency-window-appears-in-an-ensemble-of-ions/