Впервые ученые создали из света одномерный газ

Если наполнять бассейн водой из шланга, в месте падения струи уровень воды будет подниматься, но быстро выровняется, потому что вода тотчас распределиться по водоему равномерно. Но если вместо широкого бассейна лить воду в узкую канаву, возникнут высокие волны, и чем уже канава, тем они будут выше и тем более «одномерными».

Физики из Университета Бонна и их коллеги из Университета Кайзерслаутерн-Ландау выяснили, можно ли добиться аналогичного эффекта с газом, состоящим из частиц света. Для этого они заполнили крошечный контейнер раствором красителя и возбудили его лазерным лучом. Фотоны начали носится по контейнеру и отскакивать от его зеркальных стенок. Сталкиваясь с молекулой красителя, они охлаждались. В результате произошла конденсация фотонного газа, https://www.sciencedaily.com/releases/2024/09/240906141649.h... Science Daily.

Путем модификации отражающих поверхностей ученые изменили размерность газа. В стенках контейнера они сделали микроскопические выступы, позволившие улавливать фотоны в одном или двух измерениях и конденсировать их. Эти полимерные выступы выполняют роль стенок канавы, только для света, а не для воды.

Тогда как в двухмерных фотонных газах температурные колебания несущественно малы, в одномерных они могут нарушать порядок одномерных систем, так что различные регионы газа начинают вести себя по-разному. В результате фазовый переход становится тем более «смазанным», чем более одномерной становится система. Однако ее свойства все еще подчиняются квантовой физикой, как в случае двухмерных газов, и эти типы газа называются вырожденными квантовыми газами. Как будто вода превращается в ледяную воду, но еще не стала льдом.

«Мы впервые смогли изучить это поведение при переходе от двухмерного к одномерному фотонному газу», - сказал Франк Февингер, один из исследователей.

Ученые продемонстрировали, что одномерные фотонные газы не имеют точной точки конденсации. Это значит, производя мельчайшие изменения, физики смогут в больших подробностях исследовать феномен, возникающий при переходе между различными измерениями.

Команда ученых из Израиля https://hightech.plus/2024/02/13/proriv-v-odnofotonnoi-integ... о новом шаге к квантовым компьютерам, криптографии и датчикам — а именно, о прогрессе во внутрикристальной интеграции однофотонного источника при комнатной температуре. Главная их инновация заключается в разработке гибридной антенны с высокой направленностью фотонов.