Учёные в ходе эксперимента замедлили свет в 10 000 раз

Ученые из Университета Гуанси и Китайской академии наук в Китае, стоящие за этим открытием, сообщают, что их метод может принести выгоду в области вычислений и оптической связи.

Свет, проникающий сквозь пустоту космоса, обычно движется со скоростью 299 792 километра в секунду. Однако при наличии электромагнитных полей, таких как те, что окружают обычную материю, его скорость начинает замедляться.

Большинство прозрачных материалов замедляют свет незначительно. Эти изменения скорости приводят к искривлению света при переходе из одной среды в другую. Однако для действительного замедления требуются специальные материалы, такие как фотонные кристаллы или сверхохлажденные квантовые газы.

Учёные отмечают, что их работа открывает новую перспективу для реализации сильных взаимодействий света и материи в нанофотонных чипах.

Новый метод основан на электромагнитно-индуцированной прозрачности (ЭИП), которая использует лазерные техники для манипулирования электронами в газе, находящемся в вакууме, превращая его из непрозрачного в прозрачное вещество.

Лазерный свет может проходить через это вещество, но в то же время его скорость замедляется из-за манипуляций. Это привлекает внимание физиков, однако такой подход сопровождается потерей света и энергии.

Чтобы снизить эти потери и повысить эффективность системы, ученые использовали принципы ЭИП для разработки нового материала, замедляющего свет. Этот материал представляет собой метаповерхность — синтетическую двумерную структуру с уникальными свойствами.

Метаповерхности, созданные исследователями, изготовлены из тонких слоев кремния, аналогично современным компьютерным чипам, и показали себя значительно лучше по сравнению с существующими методами в удержании и использовании энергии (в данном случае, света).

Согласно результатам исследований, в этой системе свет замедляется более чем в 10 000 раз, а потери света сокращаются более чем в пять раз по сравнению с аналогичными методами.

Ключевым элементом нового подхода является расположение метаатомов — мельчайших строительных блоков метаповерхности. В этом случае они расположены достаточно близко друг к другу, что влияет на обработку света при его прохождении.

В результате усовершенствования этой сложной науки достигается более точный контроль за распространением света. Учитывая ключевую роль света в различных областях, от широкополосного интернета до квантовых вычислений, этот метод обладает значительным потенциалом для различных приложений.

Это лишь один из методов замедления света, который был обнаружен учеными, помимо естественного замедления, происходящего в материалах, таких как вода. Однако его эффективность и масштабируемость делают его перспективным объектом для дальнейших исследований.

Ученые подчеркивают, что их исследование открывает новые перспективы для настройки светового потока в метаповерхностях.