Физики предсказали голограмму квантового состояния фотонного газа

Физики предсказали голограмму квантового состояния фотонного газа

Ученые Томского государственного университета доказали, что даже одиночный фотон обладает свойствами макроскопической среды, и предложили способ создания голограммы квантового состояния фотонного газа.

Суть открытия

В основе работы лежит знаменитый эффект рассеяния света на свете, предсказанный еще в 1930-х годах, но крайне сложный для наблюдения. Томские физики предложили смотреть не на само рассеяние, а на его когерентный вклад. Это позволило увеличить чувствительность метода в 20 тыс. раз.

Как это работает?

Исследователи предлагают направлять зондирующий фотон на облако фотонов (газ). В результате интерференции возникает голограмма точный слепок состояния мишени.

Интересный факт

Голограммы для двух разных решеток фотонов с одинаковым количеством частиц, но разной когерентностью, оказались непохожими. Это значит, что метод видит не просто число фотонов, но и то, как они согласованы друг с другом.

Цифры и перспективы

Расчеты показали, что фотонный газ и даже один-единственный фотон ведут себя как настоящая среда с двулучепреломлением (способностью менять поляризацию света). Чем ярче свет в мишени, тем более осязаемой становится эта среда.

Где пригодится?

В астрофизике для интерпретации поведения высокоэнергетических фотонов в космосе (строгое описание изменения поляризации).

В квантовой диагностике как новый инструмент управления пучками в областях, где традиционные методы бессильны.

В фундаментальной науке вклад в сильнополевую квантовую электродинамику и понимание природы частиц.