Як квантове світло бачить квантовий звук
Дослідники з Університету Східної Англії запропонували новий спосіб використання квантового світла, щоб «бачити» квантовий звук. Нова стаття, опублікована 2 жовтня в Physical Review Letters, розкриває квантово-механічну взаємодію між коливаннями та частинками світла, відомими як фотони, у молекулах.
Є надія, що це відкриття може допомогти вченим краще зрозуміти взаємодію між світлом і речовиною на молекулярному рівні. І це потенційно прокладає шлях для розв’язання фундаментальних питань про важливість квантових ефектів у застосуванні, починаючи від нових квантових технологій і закінчуючи біологічними системами. Доктор Магнус Борг зі Школи фізики UEA сказав: «У хімічній фізиці ведуться давні суперечки щодо природи процесів, у яких енергія від частинок світла передається всередині молекул.
«Чи є вони фундаментально квантово-механічними, чи класичними? Молекули — це складні й безладні системи, які постійно вібрують. Як ці вібрації впливають на будь-які квантово-механічні процеси в молекулі?
«Ці процеси, як правило, досліджуються за допомогою методів, які покладаються на поляризацію — ту саму властивість світла, що використовується в протисонцевих окулярах для зменшення відблисків. Але це класичне явище.
«Методи квантової оптики, галузі фізики, яка вивчає квантову природу світла та його взаємодію з речовиною в атомному масштабі, можуть запропонувати спосіб дослідження справжніх квантових ефектів безпосередньо в молекулярних системах».
Квантова поведінка може бути виявлена шляхом вивчення кореляцій у випромінюваному світлі від молекули, поміщеної в лазерне поле. Кореляції відповідають на питання, наскільки ймовірно, що два фотони випромінюються дуже близько один до одного, і їх можна виміряти за допомогою стандартних методів.
Бен Хамфріс, доктор філософії Студент теоретичної хімії з UEA сказав: «Наше дослідження показує, що коли молекула обмінюється фононами — квантово-механічними частинками звуку — зі своїм оточенням, це створює впізнаваний сигнал у фотонних кореляціях».
Хоча фотони регулярно створюються та вимірюються в лабораторіях по всьому світу, окремі кванти коливань, які є відповідними частинками звуку, фононами, загалом не можуть бути виміряні подібним чином. Нові відкриття надають інструментарій для дослідження світу квантового звуку в молекулах. Провідний дослідник д-р Гарт Джонс зі Школи хімії UEA сказав: «Ми також обчислили кореляції між фотонами та фононами.
«Було б дуже цікаво, якби наша стаття надихнула на розробку нових експериментальних методів для безпосереднього виявлення окремих фононів», — додав він. Джерело
