Разработано рекордное по толщине отражающее покрытие

Новости МирТесен

Несмотря на то, что зеркало состоит всего из 200 атомов и в тысячу раз тоньше человеческого волоса, его отражение отличается превосходным качеством и хорошо видно без использования каких-либо инструментов.

Обычно для оптических зеркал используют отполированные металлические поверхности или покрытые отражающим составом стекла, которые дают лучшее качество при меньшем весе. Но физики из Института квантовой оптики общества Макса Планка в Мюнхене показали зеркало, которое состоит из одного структурированного слоя атомов.

Данная разработка является новаторской и знаменует собой один из первых опытов в перспективной сфере исследований субволновой квантической оптики с упорядоченными частицами. Информация об этом была донесена публикацией в журнале Nature.

Работа нового оптического зеркала основана на двух ключевых параметрах: упорядоченности расположения атомов и расстоянии между субволновыми частотами. Эти параметры позволяют подавлять рассеяние света и формировать направленный и устойчивый отраженный луч. Сравнительно небольшое и дискретное расстояние между атомами фотон, прежде чем достигнет отражающей поверхности. Сочетание этих явлений приводит к ярко выраженному отражению, которое заметно даже без использования специальных приборов.

Это самое легкое и тонкое зеркало, когда-либо созданное: его толщина составляет всего несколько десятков нанометров, что в тысячу раз меньше диаметра человеческого волоса, и всего семь микрометров в диаметре. В ближайшее время разработку вряд ли удастся применить в коммерческих целях, поскольку создать зеркало большего размера пока невозможно. Также стоит отметить, что оборудование, в котором оно было создано, имеет внушительные размеры: оно включает в себя более тысячи оптических элементов и весит около двух тонн.

Тем не менее, данный материал обладает значительным научным значением. «Полученные результаты представляют большой интерес для нас. С одной стороны, взаимодействие фотонов с атомами, которое играет ключевую роль в нашей системе, часто игнорируется при использовании классических подходов к квантовой оптике. С другой – упорядоченные структуры из атомов, созданные путем размещения сверххолодных частиц в световых решетках, традиционно применялись для изучения квантового моделирования сгущенных сред. Однако они также оказались перспективной базой для исследования новых явлений в области оптики и квантовой механики», – комментирует Цзюнь Руй, один из авторов научной работы.

Будущие научные разработки могут способствовать более глубокому пониманию квантовых теорий взаимодействия света и материи, а также физики многих тел с оптическими фотонами, считают ученые. Они также дают возможность создавать более эффективные квантовые устройства.

«Работа предлагает свежий взгляд на квантовую оптомеханику — перспективную область, изучающую квантовые свойства света посредством механических систем. По словам одного из авторов, Дэвида Вэя, она также способна содействовать созданию более совершенной квантовой памяти или квантово-переключаемого оптического зеркала. Оба этих направления представляются перспективными и стали бы существенным шагом на пути к реализации квантовой передачи данных».