Tech

วิธีรับโฟตอนเพื่อโต้ตอบกับอะตอม

ฟิสิกส์ควอนตัมเป็นพื้นฐานของยุคเทคโนโลยี แต่เพื่อให้บรรลุผลนั้น นักฟิสิกส์จำเป็นต้องเชี่ยวชาญในการทำให้แสงมีปฏิสัมพันธ์กับสสาร หรือในเชิงเทคนิคมากขึ้น โฟตอนกับอะตอม ความสามารถนี้ได้รับความสำเร็จในระดับหนึ่ง โดยนำเสนอสนามที่ทันสมัยของโพรงควอนตัมอิเล็กโทรไดนามิกส์ (QED)

อิเล็กโทรไดนามิกควอนตัม (QED) ถูกใช้แล้วในเครือข่ายควอนตัมและ การประมวลผลข้อมูลควอนตัม แม้ว่ายังคงมีทางยาวไป สิ่งนี้จำกัดความสามารถในการวิเคราะห์ ปฏิสัมพันธ์ของสสารแสง ถูกจำกัดเฉพาะอะตอมแต่ละอะตอม

นักฟิสิกส์ที่ EPFL ได้ค้นพบวิธีที่จะทำให้โฟตอนมีปฏิสัมพันธ์กับคู่ของอะตอมเป็นครั้งแรก พวกเขาค้นพบวิธีที่จะทำให้โฟตอน ‘ผสม’ กับอะตอมคู่ที่อุณหภูมิต่ำมาก ความก้าวหน้าเป็นสิ่งสำคัญสำหรับสนามไฟฟ้าควอนตัมโพรง (QED)

นักฟิสิกส์ใช้ก๊าซ Fermi ซึ่งเป็นสถานะของสสารที่ทำจากอะตอมที่คล้ายกับอิเล็กตรอนในวัสดุ

Jean-Philippe Brantut ที่ School of Basic Sciences ของ EPFL กล่าวว่า

“ในกรณีที่ไม่มีโฟตอน ก๊าซสามารถถูกเตรียมในสถานะที่อะตอมมีปฏิกิริยาต่อกันอย่างรุนแรงมาก , สร้างคู่ผูกหลวม. เมื่อแสงถูกส่งไปยังแก๊ส คู่เหล่านี้บางคู่สามารถเปลี่ยนเป็นโมเลกุลที่จับกับสารเคมีได้โดยการดูดซับด้วยโฟตอน ”

“แนวคิดหลักในเอฟเฟกต์ใหม่นี้คือมันเกิดขึ้น ‘สอดคล้องกัน’ ซึ่งหมายความว่า โฟตอนสามารถดูดซับเพื่อทำให้อะตอมคู่หนึ่งกลายเป็นโมเลกุล แล้วปล่อยกลับ แล้วดูดกลับเข้าไปอีกหลายครั้ง”

“สิ่งนี้บอกเป็นนัยว่าระบบโฟตอนคู่ก่อให้เกิด ‘อนุภาค’ ชนิดใหม่ ซึ่งในทางเทคนิคแล้วเป็นการกระตุ้น – ซึ่งเราเรียกว่า ‘โพลาริตอนคู่’ สิ่งนี้เกิดขึ้นได้ในระบบของเรา โดยที่โฟตอนถูกกักขังอยู่ใน ‘ช่องแสง’ ซึ่งเป็นกล่องปิดที่บังคับให้พวกมันมีปฏิสัมพันธ์อย่างรุนแรงกับอะตอม”

โพลาริตันคู่ไฮบริดจับคุณสมบัติบางอย่างของโฟตอน ในขณะเดียวกัน วิธีการทางแสงก็สามารถจับภาพได้ พวกเขายังใช้คุณสมบัติบางอย่างของก๊าซ Fermi เช่นจำนวนคู่อะตอมที่มีอยู่ก่อนโฟตอนที่เข้ามา

แบรนท์กล่าวว่า )”คุณสมบัติที่ซับซ้อนมากของก๊าซบางส่วนได้รับการแปลเป็นคุณสมบัติทางแสง ซึ่งสามารถวัดได้โดยตรงและแม้กระทั่งโดยไม่รบกวนระบบ การใช้งานในอนาคตจะอยู่ในเคมีควอนตัมเนื่องจากเราแสดงให้เห็นว่าปฏิกิริยาเคมีบางอย่างสามารถเกิดขึ้นได้อย่างต่อเนื่องโดยใช้โฟตอนเดี่ยว”

การอ้างอิงวารสาร:

ฮิเดกิ โคนิชิ, เควิน รูซ์ และคณะ Universal pair-polaritons ในก๊าซ Fermi ที่มีปฏิสัมพันธ์อย่างรุนแรง ธรรมชาติ 25 สิงหาคม 2564 DOI: 10.1038/s41586-021-03731-9

    • ตรังủ

    • ธุรกิจ
    • อาหาร ไลฟ์สไตล์ เทค มาร์เก็ตติ้งดิจิทัล (Digital Marketing)

    Back to top button