ჩინელმა ფიზიკოსებმა კვანტური სინათლის გამოყენებით ლაზერის სიმძლავრე 20-ჯერ გაზარდეს

East China Normal University-ის ფიზიკოსებმა აჩვენეს ლაზერული ურთიერთქმედებების 20-ჯერადი გაძლიერება „კაშკაშა შეკუმშული ვაკუუმის“ (bright squeezed vacuum) კვანტური სინათლის გამოყენებით, ნათქვამია ჟურნალ Nature-ში გამოქვეყნებულ კვლევაში.nature
ტექნიკამ ნატრიუმის ატომებში გამოიწვია იგივე არაწრფივი იონიზაცია, რაც ჩვეულებრივ ლაზერულ პულსს 20-ჯერ მეტი ეფექტური ინტენსივობით, მხოლოდ 300 ნანოჯოული ენერგიის გამოყენებით.interestingengineering
ამ მიდგომამ შესაძლოა შესაძლებელი გახადოს ატოწამიანი (attosecond) ექსპერიმენტები გაცილებით დაბალი ენერგეტიკული დანახარჯებით, რაც ამცირებს სამიზნეებისა და ოპტიკური კომპონენტების თერმული დაზიანების რისკს.interestingengineering

ჩინელმა ფიზიკოსებმა კვანტური სინათლის გამოყენებით ლაზერის სიმძლავრე 20-ჯერ გაზარდეს

ჩინეთში ფიზიკოსთა ჯგუფმა აჩვენა, რომ სინათლის კვანტურ თვისებებს შეუძლია ჩაანაცვლოს ლაზერის ნედლი სიმძლავრე, რაც უზრუნველყოფს ულტრასწრაფი ლაზერული ურთიერთქმედებების 20-ჯერად გაძლიერებას სამიზნეზე მიწოდებული ენერგიის გაზრდის გარეშე. მიღწევამ, რომელიც Nature-ში გამოქვეყნდა, შესაძლოა შეცვალოს ის, თუ როგორ იკვლევენ მეცნიერები მატერიას უმოკლეს დროის შუალედებში.nature

კვანტური ფლუქტუაციები, როგორც ინსტრუმენტი

East China Normal University-ში ჯიან ვუს ხელმძღვანელობით მკვლევარებმა გამოიყენეს კვანტური სინათლის მდგომარეობა, რომელსაც „კაშკაშა შეკუმშული ვაკუუმი“ (BSV) ეწოდება, ნატრიუმის ატომებში გვირაბული იონიზაციის გამოსაწვევად. ჩვეულებრივი ლაზერული პულსებისგან განსხვავებით, სადაც ფოტონები შედარებით სტაბილური სიჩქარით მოდის, BSV წარმოქმნის ფოტონების სიმკვრივის ექსტრემალურ ფლუქტუაციებს — რაც ქმნის ძალიან მაღალი მყისიერი ინტენსივობის ხანმოკლე აფეთქებებს მაშინაც კი, როდესაც საშუალო ენერგია დაბალი რჩება.interestingengineering

გუნდმა დაადგინა, რომ BSV პულსი, რომელსაც მხოლოდ 300 ნანოჯოული საშუალო ენერგია ჰქონდა, იწვევდა იგივე არაწრფივ იონიზაციურ ეფექტს, რასაც ჩვეულებრივი ლაზერული პულსი 20-ჯერ მეტი ეფექტური ინტენსივობით. გადამწყვეტი მნიშვნელობა აქვს იმას, რომ გაძლიერება მოხდა საშუალო სიმძლავრის გაზრდის გარეშე, რაც ამცირებს სამიზნეებისა და ოპტიკური კომპონენტების თერმული ან სტრუქტურული დაზიანების რისკს.linkedin

ატოწამიანი მეცნიერების შედეგები

არაწრფივი ოპტიკური პროცესები — სადაც მრავალი ფოტონი მატერიასთან თითქმის ერთდროულად ურთიერთქმედებს — საფუძვლად უდევს დარგებს მაღალი ჰარმონიული გენერაციიდან ატოწამიან ფიზიკამდე, რომელიც აკვირდება ელექტრონების დინამიკას წამის მილიარდედის მილიარდედის დროის შუალედებში. ეს ექსპერიმენტები ჩვეულებრივ ლაზერებს კვლევის ქვეშ მყოფი მასალების დაზიანების ზღვრამდე მიჰყავს.interestingengineering

სინათლის კვანტური სტატისტიკური თვისებების დაპროექტებით და არა პულსის ენერგიის გაზრდით, მკვლევარებმა აჩვენეს, რომ მათ შეუძლიათ ურთიერთქმედების სიძლიერის რეგულირება საშუალო სიმძლავრისგან დამოუკიდებლად. მიდგომა მიუთითებს იმაზე, რომ მომავალი ატოწამიანი ექსპერიმენტები და ექსტრემალური სინათლე-მატერიის ურთიერთქმედებები შეიძლება ჩატარდეს გაცილებით დაბალი ენერგეტიკული დანახარჯებით და ნაკლები თანმდევი ზიანით.nature

უფრო ფართო ცვლილება ოპტიკაში

ნაშრომი ასახავს კვანტურ ოპტიკაში მზარდ ტენდენციას: კვანტური ფლუქტუაციების განხილვას არა როგორც ხმაურს, რომელიც უნდა ჩაახშო, არამედ როგორც ფუნქციურ რესურსს. მიუხედავად იმისა, რომ ტექნიკა რჩება მაღალექსპერიმენტულად, ის მიუთითებს ულტრასწრაფი ოპტიკური ტექნოლოგიების თაობაზე, სადაც სინათლის ფრთხილად სტრუქტურირებული კვანტური მდგომარეობები ისეთივე მნიშვნელოვანი ხდება, როგორც ლაზერის უხეში ინტენსივობა.synapticreport