Открыта передача закрученного состояния света облучённым им атомам

Поглощая фотоны закрученного определённым образом света, атом перенимает эту закрученность, обнаружили учёные из Университета ИТМО в Санкт-Петербурге. Статья об их открытии вышла в Physical Review, сообщила пресс-служба Российского научного фонда в четверг.

Поток закрученных частиц отличается формой волнового фронта — условно говоря, он похож на винт мясорубки или спираль штопора. Обычно этого эффекта добиваются, пропуская частицы через дифракционные решётки. Но для пучков высоких энергий этот метод непригоден — период решётки слишком мал, что не позволяет применять его на мощных ускорителях.

В ИТМО предположили, что при взаимодействии света с атомом фотоны должны передавать ему свою волновую функцию, то есть закрученность.

"Поскольку квантовое состояние света — это некоторая информация, то при любом взаимодействии света без потерь с некой системой эта информация должна сохраниться. Мы выяснили, что если передача этой информации невозможна электрону напрямую, то почти вся информация, которая была сохранена в фотоне, переходит к центру масс атома", — пояснил ведущий научный сотрудник физического факультета Станислав Батурин.

Такой подход позволяет разработать метод воздействия на атомы светом для передачи им информации. Для практической реализации достаточно несложной доработки лазера.

"В перспективе наше исследование поможет лучше понять, как работают различные законы сохранения в процессах со структурированным светом — например, как квантовое состояние света преобразуется при поглощении фотона электроном в атоме, помещённым в ловушку, или как передаётся закрученность от фотона электрону в процессе его выбивания из вещества", — добавил учёный.

Методику ждёт экспериментальная проверка на ускорителе частиц или на специальной установке для спектроскопии. Если выкладки подтвердятся, она найдёт применение в микроскопии, квантовой томографии, квантовых вычислениях и телекоммуникации.

Фото: Wikimedia Commons/epp.golp (Creative Commons Attribution-Share Alike 4.0 International license)