Читать «Журнал "Компьютерра" №751» онлайн - страница 11

Исследовать свойства фотонных кристаллов на прочных стеклянных копиях гораздо удобнее, чем на самих крыльях из органики. Экспериментаторы уверены, что результат их изысканий найдет массу практических приложений, особенно при работе с ультрафиолетом и инфракрасным излучением. Фотонные кристаллы будут также полезны в телекоммуникационном оборудовании, оптических сенсорах и солнечных элементах. ГА

Двугорбый фотон

Физики из Стэнфордского университета научились "вырезать" отдельные фотоны почти произвольной формы с помощью обычного электронно-оптического модулятора. Такие фотоны с экзотическими волновыми функциями будут полезны не только в фундаментальных исследованиях, но и для шифрования информации, квантовой компьютерной памяти и других приложений.

Электронно-оптические модуляторы часто используются в телекоммуникационном оборудовании для кодирования информации в луче непрерывного лазера, состоящем из огромного числа фотонов. Нередко в этих устройствах применяются специальные кристаллы, которые под действием электрического поля меняют свой показатель преломления и прерывают луч. С другой стороны, в последние годы физики поднаторели в работе с отдельными фотонами, которые с точки зрения квантовой теории представляют собой волновой пакет, локализованный в пространстве и времени. Но чтобы промодулировать такой пакет, нужно как-то поймать момент его прохождения через модулятор, а это далеко не тривиальная задача.

Сегодня, чтобы проследить за отдельным фотоном, обычно используют пару запутанных фотонов, одним из которых просто запускают оборудование. Но фотоны имеют длительность всего в одну десятую пикосекунды, а так быстро модуляторы работать пока не способны. Чтобы обойти эту проблему, ученые использовали ультрахолодный газ из атомов рубидия, заставляя его испускать пары запутанных фотонов со слегка отличающимися частотами. Фотон с меньшей частотой пролетал через газ почти со скоростью света и включал модулятор, а второй сильно взаимодействовал с атомами рубидия и замедлялся примерно в десять тысяч раз, растягиваясь во времени вплоть до микросекунды. Из такого "длинного" фотона обычный модулятор уже мог "вырезать" что угодно. В экспериментах ученые получали фотоны в виде пары импульсов прямоугольной формы с длительностью по пятьдесят наносекунд, фотоны с похожей на колокол гауссовой формой и ряд других.

Однако непосредственно измерить форму волнового пакета невозможно, поскольку он определяет лишь вероятность того, что фотон будет зарегистрирован в определенном месте. Поэтому, чтобы "прописать" его в эксперименте, ученые использовали множество одинаковых фотонов, следующих друг за другом. ГА