Italijanski naučnici su uspješno “zamrznuli” svjetlost, demonstrirajući da ona može postojati u superčvrstom (eng. supersolid) stanju, to jest da istovremeno može iskazivati svojstva čvrstog stanja i superfluidnosti.
Ovo otkriće, nedavno objavljeno u ‘Nature’, označava značajnu prekretnicu u kvantnoj fizici i moglo bi revolucionirati buduće primjene u kvantnom računarstvu i optičkim tehnologijama.
Šta je superčvrsta svjetlost?
Superčvrsta materija je egzotična faza materije koja istovremeno posjeduje krutost čvrste supstance i sposobnost da “teče” kao superfluid.
Do sada je supersolidnost uočena samo u Bose-Einstenovoj kondezaciji – stanju materije koje nastaje kada se grupa bozona ohladi na skoro apsolutnu nulu, zbog čega oni zauzimaju isto kvantno stanje.
Međutim, tim predvođen Antoniom Gianfateom iz CNR Nanoteca i Davideom Nigroom sa Univerziteta u Paviji sada je pokazao da svjetlost sama po sebi može iskazati ovo neobično ponašanje.
Kako su naučnici “zamrznuli” svjetlost?
Umjesto tradionalnog zamrzavanja – snižavanja temperature da bi se svjetlost u pretvorila u čvrstu supstancu – istraživači su koristili kvantne tehnike za stvaranje superčvrstog stanja svjetlosti.
Koristili su poluprovodničku platformu, koja je dizajnirana da manipuliše fotonima na način sličan onome kako se elektroni ponašaju u provodnicima.
Upotrebom galijum-arsenid struktura sa mikroskopskim grebenima, tim je koristio laser da bi proizveo čestice svjetlosne materije poznate kao polaritoni.
Kako se broj fotona povečavao, istraživači su primijetili formiranje satelitskih kondezata, obrazac koji ukazuje na supersolidnost.
Ovi kondezati su dijelili istu energiju, ali suprotne talasne brojeve, formirajući jedistvenu prostornu strukturu koja je potvrdila prisustvo superčvstog stanja.
“Na temperaturama blizu apsolutne nule pojavljuju se kvantni efekti”, objasnili su istraživači.
“Ovo je samo početak razumijevanja supersolidnosti svjetlosti”.
Značaj otkrića
Ovo otkriće ima dalekosežne implikacije na kvantnu tehnologiju. Superčvrsta svjetlost, mogla bi igrati ključnu ulogu u razvoju stabilinijih kvantnih bitova (kubita), koji su neophodni za napredak kvantnog računarstva.
Osim računarstva, sposobnost manipulacije svjetlošću mogla bi revolucionirati optičke uređaje, fotonska kola, pa čak i fundamentalna istraživanja kvantne mehanike.
