Физики предсказали голограмму квантового состояния фотонного газа
Ученые Томского государственного университета доказали, что даже одиночный фотон обладает свойствами макроскопической среды, и предложили способ создания голограммы квантового состояния фотонного газа.
Суть открытия
В основе работы лежит знаменитый эффект «рассеяния света на свете», предсказанный еще в 1930-х годах, но крайне сложный для наблюдения. Томские физики предложили смотреть не на само рассеяние, а на его когерентный вклад. Это позволило увеличить чувствительность метода в 20 тыс. раз.
Как это работает?
Исследователи предлагают направлять «зондирующий» фотон на облако фотонов (газ). В результате интерференции возникает голограмма — точный слепок состояния мишени.
Интересный факт
Голограммы для двух разных решеток фотонов с одинаковым количеством частиц, но разной когерентностью, оказались непохожими. Это значит, что метод видит не просто число фотонов, но и то, как они согласованы друг с другом.
Цифры и перспективы
Расчеты показали, что фотонный газ и даже один-единственный фотон ведут себя как настоящая среда с двулучепреломлением (способностью менять поляризацию света). Чем ярче свет в «мишени», тем более осязаемой становится эта среда.
Где пригодится?
В астрофизике — для интерпретации поведения высокоэнергетических фотонов в космосе (строгое описание изменения поляризации).
В квантовой диагностике — как новый инструмент управления пучками в областях, где традиционные методы бессильны.
В фундаментальной науке — вклад в сильнополевую квантовую электродинамику и понимание природы частиц.
