أدت الظاهرة المكتشفة حديثًا والتي يطلق عليها اسم “الشفافية المستحثة بشكل جماعي” (CIT) لمجموعات من الذرات إلى التوقف فجأة عن عكس الضوء عند ترددات معينة.
تم اكتشاف CIT عن طريق حصر ذرات الإيتربيوم داخل تجويف ضوئي – وهو في الأساس صندوق صغير للضوء – وتفجيرها بالليزر. على الرغم من أن ضوء الليزر سيرتد عن الذرات إلى نقطة معينة ، حيث يتم ضبط تردد الضوء ، تظهر نافذة شفافة يمر فيها الضوء ببساطة عبر التجويف دون عوائق.
يقول Andrei Faraon (BS ’04) من معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا (BS ’04) ، وأستاذ الفيزياء التطبيقية والهندسة الكهربائية William L. Valentine ، والمؤلف المشارك المشارك لورقة حول الاكتشاف نُشرت في 26 أبريل في المجلة طبيعة. “أصبح بحثنا في المقام الأول رحلة لمعرفة السبب.”
يشير تحليل نافذة الشفافية إلى أنها نتيجة تفاعلات في التجويف بين مجموعات من الذرات والضوء. هذه الظاهرة تشبه التداخل المدمر ، حيث يمكن للموجات من مصدرين أو أكثر إلغاء بعضها البعض. تمتص مجموعات الذرات الضوء وتعيد إرساله باستمرار ، مما يؤدي عمومًا إلى انعكاس ضوء الليزر. ومع ذلك ، عند تردد CIT ، يوجد توازن ناتج عن الضوء المعاد إرساله من كل ذرة في مجموعة ، مما يؤدي إلى انخفاض في الانعكاس.
يقول المؤلف الرئيسي المشارك مي لي ، وهو طالب دراسات عليا في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا: “يمكن لمجموعة من الذرات المقترنة بقوة بنفس المجال البصري أن تؤدي إلى نتائج غير متوقعة”.
تم تصنيع الرنان البصري ، الذي يبلغ طوله 20 ميكرونًا فقط ويتضمن ميزات أصغر من 1 ميكرون ، في معهد كافلي للعلوم النانوية في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا.
يقول الطالب المتخرج ريكوتو فوكوموري ، المؤلف الرئيسي المشارك للورقة البحثية: “من خلال تقنيات قياس البصريات الكمومية التقليدية ، وجدنا أن نظامنا قد وصل إلى نظام غير مستكشف ، وكشف عن فيزياء جديدة”.
إلى جانب ظاهرة الشفافية ، لاحظ الباحثون أيضًا أن مجموعة الذرات يمكن أن تمتص وتنبعث الضوء من الليزر إما بشكل أسرع أو أبطأ بكثير مقارنة بذرة واحدة اعتمادًا على شدة الليزر. هذه العمليات ، التي تسمى الإشعاع الفائق والخضوع ، والفيزياء الأساسية الخاصة بها لا تزال غير مفهومة بشكل جيد بسبب العدد الكبير من الجسيمات الكمومية المتفاعلة.
يقول المؤلف المشارك المشارك Joonhee Choi ، وهو باحث سابق لما بعد الدكتوراه في Caltech وهو الآن أستاذ مساعد في جامعة ستانفورد: “لقد كنا قادرين على مراقبة والتحكم في تفاعلات ميكانيكا الكم بين الضوء والمادة على نطاق نانوي”.
على الرغم من أن البحث أساسي في المقام الأول ويوسع فهمنا للعالم الغامض للتأثيرات الكمومية ، إلا أن هذا الاكتشاف لديه القدرة على المساعدة يومًا ما في تمهيد الطريق لذكريات كمومية أكثر كفاءة حيث يتم تخزين المعلومات في مجموعة من الذرات شديدة الاقتران. عمل فارون أيضًا على إنشاء تخزين كمي من خلال معالجة تفاعلات ذرات الفاناديوم المتعددة.
“إلى جانب الذكريات ، توفر هذه الأنظمة التجريبية رؤى مهمة حول تطوير الاتصالات المستقبلية بين أجهزة الكمبيوتر الكمومية ،” كما يقول مانويل إندريس ، أستاذ الفيزياء و Rosenberg Scholar ، وهو مؤلف مشارك في الدراسة.
معلومات اكثر:
Mi Lei et al ، الديناميكا الكهربية الكمية ذات التجويف المتعدد مع بواعث غير متجانسة مدفوعة ، طبيعة (2023). DOI: 10.1038 / s41586-023-05884-1
“هواة الإنترنت المتواضعين بشكل يثير الغضب. مثيري الشغب فخور. عاشق الويب. رجل أعمال. محامي الموسيقى الحائز على جوائز.”