Когда большое количество частиц света охлаждают до крайне низких температур и прячут в ограниченном пространстве, они внезапно становятся неотличимы друг от друга и ведут себя как единый суперфотон. Физики называют его бозе-конденсатом. Обычно он выглядит как смазанное пятно света, пишет Phys.org.
Ученые из Университета Бонна сумели нанести на бозе-конденсат простую решетчатую структуру. Для этого они создали крошечный контейнер с зеркальными боковыми стенками, наполненный раствором красителя. Возбужденные лазерным лучом молекулы красителя испускают фотоны, которые отскакивают от стенок. Сначала фотоны относительно теплые, но по мере столкновения с молекулами они охлаждаются и, в конце концов, приходят в состояние конденсата, образуя супер-фотон.
Чаще всего зеркальные поверхности, служащие для получения бозе-конденсата, делают идеально ровными, но в этот раз ученые намеренно создали небольшие выемки. Они выполняют роль своего рода формочек, меняющих структуру конденсата. Так получилось четыре зоны, в которых конденсат скапливался чаще всего, как если бы в дне сосуда с водой было четыре углубления. Однако, в отличие от воды, суперфотон не обязательно будет делиться на четыре части. Если расположить углубления достаточно близко друг к другу, он останется единым бозе-конденсатом.
Это свойство можно будет использовать, например, для создания квантовой запутанности. Если свет в одном углублении меняет свое состояние, это повлияет и на свет в других углублениях. Эта взаимосвязь между фотонами — основное требование защищенного обмена информацией между несколькими участниками.
«Нарочно меняя форму отражающих поверхностей, теоретически возможно получить бозе-конденсаты, разделенные на 20, 30 и более ячеек, — пояснил Редманн. — Это позволит нам сделать связь между множеством участников непроницаемой. Наше исследование впервые показало, как намеренно создавать нужные паттерны эмиссии для определенных задач».
Команда австралийских физиков изучала поведение гибридных частиц со свойствами вещества и света в конденсатах Бозе — Эйнштейна. И обнаружила у них свойства, не вписывающиеся ни в одну из существующих теорий.
