Ученые создали одномерный фотонный газ и исследовали его характеристики. Применяемый метод эксперимента подтвердил теоретические предположения. В будущем эти выводы могут быть использованы для разработки новых квантовых систем связи и компьютеров.
Группа физиков из Боннского университета и Университета Кайзерслаутерн-Ландау (Германия) заключила множество фотонов в микрорезонаторе с красителем и охладила их. Захват фотонного газа осуществили при помощи полимерных наноструктур. Результаты работы… опубликованы в журнале Nature Physics.
Размерность системы определяет ее поведение и приводит к появлению разных состояний материи в квантовых системах из множества частиц. В фотонных газах наблюдаются тепловые флуктуации, оказывающие заметное влияние лишь на одномерные системы.
Физики изучили тепловые свойства фотонного газа, изменяв соотношения сторон ловушки. В результате обнаружили смягчение фазового перехода, который обычно наблюдается в двумерных системах. Переход в состояние конденсата в них происходит при определенной температуре — аналогично тому, как вода замерзает при нуле градусов Цельсия.
Изменение отражающей поверхности ловушки, создание микроскопических выступов из прозрачного полимера, повлияло на размеренность газа. Такое изменение позволило захватить фотоны и понаблюдать их переход в новое фазовое состояние.
Исследователи заявили, что обычно полимер проводит ток, а в данном случае пропускал свет.
Ученые показали, что одномерный фотонный газ не имеет определенной точки перехода в состояние конденсата. Небольшие изменения структуры полимера позволяют изучать явления, связанные с фазовыми переходами между разными измерениями.
Исследование одномерных фотонных газов актуально для квантовой оптики и фотоники. Авторы нового исследования ожидают, что полученные ими данные будут способствовать созданию передовых оптических приборов и технологий.