Вы не можете стать намного меньшими, чем это: Физики вылепили зеркало от единственного атома. Трансгрессия могла бы привести к транзистору размера атома для света, и эксперты говорят это к добру для более широких усилий сократить оптические элементы к масштабу миллимикрона.«С точки зрения базовой физики это является невероятно милым», говорит Кристиан Кертсифер, экспериментальный физик в Национальном университете Сингапура, не вовлеченный в работу. «Это – очень поразительный результат, потому что Вы не обязательно ожидали бы, что единственный атом окажет большое влияние на поток света».
Фактически, атом эффективно отражает меньше чем 1% света, поражающего его. Таким образом для обнаружения отражения Габриэль Хетет, Рэйнер Блатт и коллеги в университете Инсбрука в Австрии полагались на результат волны, известный как вмешательство. Они вылепили устройство, названное интерферометром Фэбри-Перо, обычно состоящим из двух встреч зеркал. Лазерный свет фиксированной длины волны сияет на обратной стороне одного зеркала и некоторых утечек через зеркало, входя в «каверну» между зеркалами.
Небольшое количество света тогда просачивается через второе зеркало, в то время как большая часть из него размышляет назад к первому. Отраженный свет может сделать многократные поездки туда и обратно между зеркалами. Каждый раз, немного более легкий, может просочиться через второе, более далекое зеркало. (Подобный результат имеет место в первом зеркале, также.)
Вот то, где вмешательство входит. Если расстояние туда и обратно между зеркалами будет равняться кратному числу длины волны света, то все световые волны, просачивающиеся через второе зеркало, будут в синхронизации и укрепят друг друга, значительно увеличивая передачу.
Если это расстояние туда и обратно будет немного отличаться, то все те волны будут вне синхронизации и уравновесят друг друга, уменьшая передачу. Таким образом, сумма пропущенного света идет вверх и вниз как расстояние между увеличениями зеркал.Hetet, Blatt и коллеги заменили второе зеркало единственным атомом — фактически бариевый ион.
Чтобы сосредоточить свет на атоме и собрать свет, подпрыгивающий от него, они помещают линзу 1,5 сантиметра шириной между ним и зеркалом. Для удерживания иона устойчивым на расстоянии в 14 миллиметров от зеркала они отловили его в электронной западне и использовали другие лазерные лучи для охлаждения его так, чтобы это покачалось не больше, чем в 20 миллимикронах от центра западни.
Наконец, они настроили длину волны света, входящего в интерферометр так, чтобы это могло «взволновать» атом от определенного энергосберегающего государства до более высокой энергии один. Без такого взаимодействия легкого атома атом не может влиять на свет.
Интерферометр не был совершенен. Поскольку исследователи отодвинули ион от зеркала, суммы света, проникающего через систему, различную приблизительно на 6%, они сообщают в газете, которая будет издана в Physical Review Letters. В стандарте Фэбри-Перо пропущенный свет упадет на по существу ноль, если расстояние туда и обратно между зеркалами будет просто немного от требуемого интервала. Однако, данные показывают атом, работающий зеркалом.
Таким образом, для чего это крошечное зеркало хорошо? В принципе это помогает расширить теоретический подход, известный как квантовая электродинамика каверны. Каверна как Фэбри-Перо может изменить вакуум пустого места, чтобы позволить только определенным квантовым состояниям света существовать между его зеркалами — те с правильными длинами волны. Новый эксперимент показывает, что зеркало и единственный атом могут проявить тот же вид влияния.
Более практически, с лучшей линзой для увеличения эффективного reflectivity атома устройство могло бы сделать стандартный блок для оптической версии электроники. «Можно думать о перемещении зеркала, чтобы заставить атом передать или отразить свет, который сделал бы его транзистором» для света, говорит Хетет. В принципе такая оптическая система могла быть быстрее и более эффективной, чем текущая электроника. Гвоздь, лучше подходящий для все-оптических систем, должен был бы использовать единственный фотон от еще одного лазера для управления reflectivity атома путем изменения его внутреннего состояния, Кертсифер говорит: «Это – твердая часть».
Эксперимент стал хорошими новостями ученым, стремящимся сделать оптические устройства еще меньшего размера, говорит Давид Киельпинский, физик в Университете Гриффита в Брисбене, Австралия. Физики не полностью понимают, изменятся ли свойства оптических устройств, поскольку устройства сжимаются к уровню атомов, Киельпинский говорит: «Эта работа говорит Вам, ‘Эй, она должна хорошо построить оптические компоненты из нескольких атомов.
Нет ничего скрывающегося за углом для уничтожения того предприятия’».