Существенный шаг к изобретению светового меча

Группа ученых, в числе которых физики-теоретики из NIST и JQI, продвинулась еще на один шаг в исследованиях по использованию фотонов для создания различных объектов. В результате, ученые убедились в возможности соединения безмассовых световых частиц в некие «молекулы», имеющие свои особенности.


Было продемонстрировано, что пара фотонов (две волны на изображении выше), находясь на малом расстоянии, могут объединиться. Они способны формировать некую фигуру, похожую на молекулу из двух атомов (голубая гантель в центре изображения).
В своей работе ученые использовали результаты предыдущих исследований. В 2013 году сотрудниками MIT, Калтеха и Гарварда был обнаружен способ связывания двух фотонов таким образом, чтобы один из них располагался наддругим. Эта экспериментальная демонстрация была воспринята как научный прорыв, так как ранее никому не удавалось добиться успеха в совмещении отдельных фотонов. Многие ожидали скорого изобретения световых мечей.
Теперь, ученые показали, что если настроить определенные параметры процесса связывания, удастся сделать так, чтобы фотоны двигались параллельно друг другу, бок о бок. Такое выстраивание похоже на молекулу водорода, в которой аналогично располагаются два атома водорода.
По сути, продемонстрированное состояние фотонов не является молекулой, но это существенный прорыв. Первая в мире демонстрация того, как два фотона можно связать вместе на некотором расстоянии друг от друга.
Раз уж удалось создать световую молекулу, то, возможно, и меч изобретут. Но не стоит ожидать появления световых мечей на полках сувенирного магазина NIST в скором времени. Связано это с тем, что для связывания фотонов нужно создавать экстремальные условия, их очень тяжело воспроизвести в лабораторных условиях, не говоря уже о домашних. Поэтому подержать в своих руках световой меч пока не получится. В то же время световые мечи –далеко не главная цель разработчиков.
Свет лежит в основе многих современных технологий, начиная коммуникационными и заканчивая визуализацией высокой четкости. Если удастся продвинуться в работе с взаимодействием фотонов, многие из них будут значительно улучшены.
Например, инженеры ищут методику точной калибровки световых датчиков. Ученые утверждают, что полученные ими результаты значительно упростят создание «обычной свечи», детектор которой будет иметь точное число фотонов. Еще важнее то, что за счет связывания и запутывания фотонов, их можно будет использовать в качестве информационных процессоров для компьютеров (на данный момент эту функцию в наших компьютерах выполняет электроника).
Кроме формирования новой базы для развития компьютерных технологий, это значительно увеличит экономию энергии. Данные, которые передаются через оптоволоконные кабели в виде света, нужно преобразовывать в электроны, иначе их не получится обработать. На эту процедуру тратиться большое количество энергии. Если же использовать напрямую фотоны для передачи и обработки данных, энергетические затраты намного уменьшатся.