Создание одномерного фотонного газа и исследование его характеристик стали возможны благодаря работе ученых. Новый экспериментальный метод позволил подтвердить ранее предсказанные теоретические данные. Полученные результаты могут найти применение в разработке новых квантовых систем связи и вычислительных устройств.
Физики из Боннского университета и Университета Кайзерслаутерн-Ландау (Германия) смогли удержать большое число фотонов в микрорезонаторе, содержащем краситель, и затем охладить их. Для удержания фотонного газа использовались полимерные наноструктуры. Результаты работы опубликованы в журнале Nature Physics.
На характеристики системы влияет ее размерность, что обуславливает появление разнообразных состояний материи в квантовых системах, состоящих из множества частиц. В фотонных газах, согласно выводам авторов недавнего исследования, тепловые флуктуации оказывают значительное воздействие преимущественно на одномерные системы.
Для изучения тепловых характеристик фотонного газа физики модифицировали геометрию ловушки и зафиксировали ослабление фазового перехода, который типичен для двумерных систем. Следует отметить, что в таких системах переход в конденсированное состояние происходит при конкретной температуре, аналогично замерзанию воды при нуле градусов Цельсия.
Изменение отражающей поверхности ловушки, а именно создание микроскопических выступов с использованием прозрачного полимера, позволило регулировать скорость движения газа. Благодаря этому стало возможным улавливать фотоны и наблюдать их переход в иное фазовое состояние.
«В данном случае полимер проявил свойства, отличные от обычных, поскольку он обеспечил прохождение света, как отметили авторы исследования.
В результате проведенных исследований ученые показали, что одномерный фотонный газ не обладает четко выраженной точкой перехода в конденсат. Изменение структуры полимера в незначительной степени позволяет проводить детальное изучение явлений, наблюдаемых при фазовых переходах между различными измерениями.
Исследование одномерных фотонных газов представляет собой значимую задачу в квантовой оптике и фотонике. Новое научное исследование было проведено с целью внести вклад в разработку передовых оптических устройств и технологий.