Nézze meg a sporthíreket is
Iratkozzon fel hírlevelünkre Nézze meg a sporthíreket is
1900-ban Max Planck megfogalmazta azt a hipotézist, hogy a fény nem cserélhet korlátlan mennyiségű energiát az anyaggal, mint pl. egy atommal, hanem csak bizonyos különálló (diszkrét) energia csomagokban: kvantumokban. Öt évvel később Albert Einstein azt vetette fel, hogy ezek a kvantumok nem pusztán számítási mennyiségek, hanem a fény maga kvantumokból áll, ezek a fotonok.
Manapság léteznek fotodiódák, amik elég érzékenyek ahhoz, hogy egyetlen fotont regisztráljanak. Folyamatos megvilágítással ezek nem hoznak létre egy állandó elektromos jelet, hanem rövid, kurrens impulzusok sorozatát. Minden egyes kurrens impulzus egy foton érzékelését jelzi.
Ha egyetlen atom fényét lézersugárral gerjesztik, hogy fluoreszkáljon, nagyon érzékeny fotodiódával ütközik, ilyenkor két foton sosem lesz egyidőben érzékelve. Ebben a vonatkozásban, egyetlen atom fluoreszkáló fénye eltér attól a lézerfénytől, amivel gerjesztik, mivel a fotonok valóban szimultán fordulnak elő a lézerfényben.
De ha két lézer foton egyszerre gyakorol hatást egyetlen atomra, az atom csak egyetlen fotont fog abszorbeálni és a másikat hagyja elhaladni. Következésképpen, az atom az elnyelt lézer fotont egy random irányba fogja sugározni, és csak aztán lesz kész, hogy abszorbeájon egy másik lézer fotont.
Más szavakkal, egyetlen atom egyszerre csak egy fotont képes szórni, és egyetlen atom fluoreszkáló fényében lévő fotonok a detektorhoz úgy ütköznek, mintha egy húron lévő gyöngysorként sorakoznának. Ezt a tulajdonságot hasznosítja a DAALI projekt és más kvantum technológiai kutatás. Például a kvantumkommunikációban, természetes, vagy mesterséges atomok által emittált egyes fotonokat és a kommunikációban a célzott támadás elleni védelemben használják.
Az egyes fotonok párba állnak
A Humboldt Egyetem kutatói most egy meglepő hatást demonstráltak egyetlen atom fluoreszkáló fényével.
Amikor a kutatók egy bizonyos szín összetevőt eltávolítottak egy szűrővel, az egyedülálló foton áram fotonpárokba állt, amit egyidejűleg detektáltak.
Azzal, hogy a megfelelő komponenseket eltávolították az egyedülálló fotonok áramából, a többi foton hirtelen párosával látszottak. Ez a hatás nem egyeztethető össze a minden napi világban való érzékelésünkkel; ha betiltanánk minden zöld színű autót az utcáról, a többi autó nem vezetne hirtelen párba állva a mellette lévővel. Ráadásul, az előző bizonyosság, hogy egy egyedülálló atom egyszerre csak egy fotont képes szórni, szintén megcáfoltnak tűnik: Amikor keresztülnézünk a megfelelő színszűrőn, az atom nagyon jól képes két fotont szórni egyszerre.
Ezt a hatást 40 évvel ezelőtt előre jelezték Jean Dalibard és Serge Reynaud az ENS Paris kutatói az atomok fényszórásáról szóló elméleti munkájukban. De csak most bizonyították be kísérletileg.
Ez azonban sokkal több, mint egy érdekesség. A generált foton párok kvantummechanikailag össze vannak fonódva. Az, hogy egy atom elméletileg alkalmas ilyen foton párok forrása legyen, alig hitte volna el bárki mostanáig.
A demonstrált hatás felismeri az összefonódott fotonpárok forrásait, melyek ragyogása eléri a elméletileg lehetséges maximumot és így felülmúlja a létező forrásokat. Ráadásul, a fotonpárok eredendően illenek az atomokhoz, amelyből kibocsátattak. Ez lehetővé teszi, hogy közvetlenül összekapcsoljuk a fotonokat kvantumkapukkal, amik ugyanazokat az atomokat használják és ami a távolsági kvantumkommunikációban szükséges.
(Forrás: https://phys.org/)
