Ini adalah sekilas fiksyen sains yang dibuat fakta: Para saintis telah mencipta satu bentuk cahaya baru yang boleh digunakan untuk membangunkan kristal cahaya suatu hari nanti. Tetapi sebelum Jedis mula menuntut pemburu mereka, pendahuluan itu jauh lebih cenderung untuk membawa kepada cara-cara baru untuk berkomunikasi dan mengira, penyelidik melaporkan minggu ini dalam Sains .
Cahaya terdiri daripada foton-cepat, paket kecil tenaga. Biasanya, foton tidak berinteraksi antara satu sama lain sama sekali, itulah sebabnya apabila menggunakan lampu suluh "anda tidak melihat sinar cahaya melantun satu sama lain, anda melihatnya berjalan antara satu sama lain, " jelas Sergio Cantu, Ph.D. calon dalam fizik atom di Massachusetts Institute of Technology. Dalam eksperimen baru, bagaimanapun, ahli fizik memancarkan foton individu untuk bersahabat antara satu sama lain dan pautan, sama seperti cara atom individu melekat bersama dalam molekul.
Tarian foton berlaku di makmal di MIT di mana ahli fizik menjalankan eksperimen atas meja dengan laser. Cantu, rakannya Aditya Venkatramani, Ph.D. calon dalam fizik atom di Universiti Harvard, dan rakan usaha sama mereka bermula dengan mewujudkan awan atom rubidium sejuk. Rubidium adalah logam alkali jadi ia kelihatan seperti pepejal perak putih. Tetapi menguap rubidium dengan laser dan menyimpannya ultracold mencipta awan penyelidik mengandungi dalam tiub kecil dan magnet. Ini menjadikan batu-batu rubidium meresap, perlahan bergerak dan dalam keadaan sangat teruja.
Kemudian pasukan itu api laser lemah di awan. Laser sangat lemah sehingga hanya segelintir foton memasuki awan, satu kenyataan akhbar dari MIT menjelaskan. Ahli fizik mengukur foton apabila mereka keluar dari sisi awan yang lain dan ketika keadaan menjadi pelik.
Biasanya foton akan bergerak pada kelajuan cahaya-atau hampir 300, 000 kilometer sesaat. Tetapi semasa melewati awan, foton merayap sepanjang 100, 000 kali lebih perlahan daripada biasa. Juga, daripada keluar awan secara rawak, foton datang secara berpasangan atau triplet. Pasangan dan kembar ini juga memberikan tandatangan tenaga yang berbeza, peralihan fasa, yang memberitahu para penyelidik foton berinteraksi.
"Pada mulanya, ia tidak jelas, " kata Venkatramani. Pasukan itu telah melihat dua foton berinteraksi sebelum ini, tetapi mereka tidak tahu jika tiga kali ganda mungkin. Lagipun, dia menerangkan, molekul hidrogen adalah susunan yang stabil dari dua atom hidrogen tetapi tiga atom hidrogen tidak dapat tetap bersama selama lebih dari sepersejuta detik. "Kami tidak pasti tiga foton akan menjadi molekul stabil atau sesuatu yang dapat kita lihat, " katanya.
Yang menghairankan, penyelidik mendapati bahawa kumpulan tiga foton lebih stabil daripada dua. "Semakin banyak anda menambah, semakin kuat mereka terikat, " kata Venkatramani.
Tetapi bagaimana foton berkumpul? Model teoretis fisika menunjukkan bahawa sebagai satu foton bergerak melalui awan rubidium, ia terhantuk dari satu atom ke yang lain, "seperti lebah yang melayang antara bunga, " siaran akhbar menerangkan. Satu foton boleh secara ringkas mengikat kepada atom, membentuk atom foton hibrid atau polariton. Jika dua polarit ini bertemu di awan, mereka berinteraksi. Apabila mereka sampai ke tepi awan, atom-atom di belakang dan foton berlayar ke hadapan, masih terikat bersama. Tambah lebih banyak foton dan fenomena yang sama menimbulkan triplet.
"Sekarang kita memahami apa yang membawa kepada interaksi yang menarik, anda boleh bertanya: Bolehkah anda membuat mereka mengalihkan satu sama lain?" kata Cantu. Pada asasnya, bermain dengan interaksi itu dapat mendedahkan pandangan baru tentang bagaimana tenaga berfungsi atau dari mana ia berasal, katanya.
Untuk tujuan kemajuan teknologi, foton yang terikat bersama dengan cara ini boleh membawa maklumat-kualiti yang berguna untuk pengkomputeran kuantum. Dan pengkomputeran kuantum boleh membawa kepada kod-kod yang tidak dapat dikalahkan, jam ultra-tepat, komputer yang sangat berkuasa dan banyak lagi. Perkara yang begitu menarik mengenai pengekodan maklumat dalam foton adalah bahawa foton boleh membawa maklumat mereka di jarak jauh dengan cepat. Sudahlah foton mempercepat komunikasi kami di sepanjang jalur serat optik. Foton yang terikat atau terikat boleh menghantar maklumat kuantum yang kompleks secara segera.
Pasukan ini membayangkan mengendalikan interaksi yang menarik dan menjijikkan foton dengan begitu tepat sehingga mereka dapat mengaturkan foton dalam struktur yang dapat diramal yang sama seperti kristal. Sesetengah foton akan menangkis satu sama lain, menjauhkan diri sehingga mereka mendapati ruang mereka sendiri, sementara yang lain memegang pembentukan yang lebih besar dan mengekalkan penembusan yang terhalang. Susunan corak mereka akan menjadi kristal cahaya. Dalam kristal cahaya, "jika anda tahu di mana satu foton, maka anda tahu di mana yang lain berada di belakangnya, pada jarak yang sama, " kata Venkatramani. "Ini mungkin sangat berguna jika anda ingin mempunyai komunikasi kuantum pada selang masa yang tetap."
Masa depan bahawa kristal seperti itu boleh membolehkan kelihatan lebih jauh daripada yang mana orang bertarung dengan pencahayaan, tetapi ia dapat memajukan kemajuan yang lebih mengesankan dan tidak dapat dilihat lagi.
Nota editor: Kisah ini telah dibetulkan untuk mencerminkan bahawa foton, bukan atom, memasuki awan rubidium dan kelajuan mereka melambatkan ketika mereka melewati.
