Одиночный атом получил управляемую прозрачность
Практически одновременно двум научным группам с разных концов света удалось реализовать в одиночном атоме эффект электромагнитно-индуцированной прозрачности. Уникально то, что успех был достигнут одними учёными с помощью настоящих атомов, а другими – с использованием рукотворных аналогов.
Эффект EIT (
Такую структуру энергетических уровней, когда есть два близких нижних состояния и верхнее, отстоящее от них на энергию кванта оптического диапазона, — принято называть ?-схемой.
Суть EIT можно описать так: действие управляющего поля в одном "плече" ?-схемы (переход между вторым и третьим уровнем) делает систему прозрачной для испытательного поля (переход типа первый – третий уровень), действующего во втором "плече".
Иными словами, система становится прозрачной для комбинации двух световых полей, когда разность их частот совпадает с частотой перехода между двумя нижними уровнями.
Следует заметить, что EIT-эффект даёт занятные возможности для изучения распространения света. Так, в зоне провала в спектре поглощения, среда демонстрирует очень крутой ход показателя преломления. При определённых условиях это может привести, например, к колоссальному снижению групповой скорости распространения света в среде.
Именно EIT-эффект лежит в основе известных опытов по "замедлению" света – впоследствии вылившихся в создание такого занимательного устройства как "ловушка для радуги", демонстрирующего в видимом диапазоне частот замерший свет.
Авторы первой рассматриваемой работы, из немецкого Института квантовой оптики им. Макса Планка (
Как сообщают учёные, чья статья выложена в открытый доступ (
Что вполне логично, с увеличением числа атомов, максимальное относительное пропускание пропорционально уменьшалось — так привлечение в опыт семи атомов рубидия, давало коэффициент лишь в 78%.
Однако в то же время EIT-эффект становился более выраженным, и, в случае с семью атомами, при выключении управляющего лазера коэффициент относительного пропускания падал сразу на 60%.
Второе исследование на ту же тему провела научная группа, в которую вошли специалисты из Японии, Узбекистана, Великобритании и России. Не удовольствовавшись существующими элементами, физики создали искусственный "атом", в котором также был успешно испытан EIT-эффект.
Как следует из статьи авторов, также выложенной в открытый доступ (
Как предполагают авторы исследования, такая система может использоваться в качестве переключаемого зеркала для СВЧ-излучения – и, если в будущем эффект удастся распространить на диапазон оптической длины волн, задействовать в фотонных системах квантовой обработки информации.
Эти две стороны одного открытия – на самом деле крохотный, но очень важный прорыв для физики. На протяжении более десяти лет учёные могли осуществлять EIT-эффект только в атомных газах, но никак не в отдельных атомах.