Σημαντική πρόοδο στον χώρο των κβαντικών υπολογιστών χάρη στη χρήση φωτονίων «υπόσχεται» νέα κατάσταση φωτός που παρατήρησαν επιστήμονες του ΜΙΤ και του Harvard University.
Κανονικά, τα μεμονωμένα φωτόνια που αποτελούν το φως δεν αλληλεπιδρούν- απλά το ένα προσπερνά το άλλο. Ωστόσο, εάν τα σωματίδια του φωτός μπορούσαν να «πειστούν» να αλληλεπιδράσουν, προσελκύοντας και απωθώντας το ένα το άλλο, όπως τα άτομα στην ύλη, ανοίγουν πολλές νέες πιθανότητες: Οι φίλοι του «Star Wars» μπορούν εδώ ελεύθερα να φανταστούν τα διάσημα φωτόσπαθα των ταινιών, ωστόσο το πιθανότερο θα ήταν δύο ακτίνες φωτός να ενωθούν και να δημιουργήσουν μία και ισχυρή.
Μια τέτοια «συμπεριφορά» φαίνεται εκ πρώτης όψεως ότι θα παραβίαζε τους νόμους της Φυσικής, ωστόσο, όπως αναφέρει το MIT News, επιστήμονες στο ΜΙΤ, στο Harvard University και αλλού έχουν επιδείξει πως τα φωτόνια μπορούν όντως να αλληλεπιδράσουν, πρακτικά δημιουργώντας ένα νέο είδος φωτονικής ύλης. Η σχετική έρευνα, από ομάδα υπό τον καθηγητή Βλάνταν Βούλετιτς (ΜΙΤ) και τον καθηγητή Μιχαήλ Λούκν (Harvard University), δημοσιεύτηκε στο Science.
Σε ελεγχόμενα πειράματα, οι ερευνητές διαπίστωσαν πως, όταν περνούσαν μια πολύ αδύναμη ακτίνα λέιζερ μέσα από ένα πυκνό νέφος εξαιρετικά ψυχρών ατόμων ρουβιδίου, αντί να βγαίνουν από αυτό ως μεμονωμένα φωτόνια σε τυχαίες αποστάσεις μεταξύ τους, τα φωτόνια συνδέονταν σε ζεύγη ή τριάδες, υποδεικνύοντας κάποιου είδους αλληλεπίδραση μεταξύ τους.
Αν και τα φωτόνια κανονικά δεν έχουν μάζα και κινούνται με την ταχύτητα του φωτός (300.000 χλμ το δευτερόλεπτο), οι ερευνητές διαπίστωσαν πως τα συνδεδεμένα φωτόνια είχαν αποκτήσει ένα κλάσμα της μάζας ενός ηλεκτρονίου. Αυτά τα νέα σωματίδια ήταν επίσης σχετικά δυσκίνητα, ταξιδεύοντας 100.000 φορές πιο αργά από τα «φυσιολογικά» φωτόνια που δεν αλληλεπιδρούν μεταξύ τους.
Σύμφωνα με τον Βούλετιτς, τα αποτελέσματα αυτής της έρευνας δείχνουν πως τα φωτόνια μπορούν όντως να προσελκύουν ή να εμπλέκονται το ένα με το άλλο. Εάν μπορούν να «πειστούν» να αλληλεπιδρούν με άλλους τρόπους, μπορούν να «δαμαστούν« έτσι ώστε να πραγματοποιούν ταχύτητους και πολύπλοκους κβαντικούς υπολογισμούς, ανοίγοντας νέους ορίζοντες στον τομέα των κβαντικών υπολογιστών.
«Τα φωτόνια μπορούν να ταξιδεύουν πολύ γρήγορα σε πολύ μεγάλες αποστάσεις, και χρησιμοποιούμε φως για τη μετάδοση δεδομένων, όπως στις οπτικές ίνες» λέει ο Βούλετις. «Αν τα φωτόνια μπορούν να αλληλοεπηρεαστούν, τότε αν μπορείς να τα εμπλέξεις και το κάνεις, μπορείς να τα χρησιμοποιήσεις για να διανείμεις κβαντικές πληροφορίες με έναν πολύ ενδιαφέροντα και χρήσιμο τρόπο».
Κανονικά, τα μεμονωμένα φωτόνια που αποτελούν το φως δεν αλληλεπιδρούν- απλά το ένα προσπερνά το άλλο. Ωστόσο, εάν τα σωματίδια του φωτός μπορούσαν να «πειστούν» να αλληλεπιδράσουν, προσελκύοντας και απωθώντας το ένα το άλλο, όπως τα άτομα στην ύλη, ανοίγουν πολλές νέες πιθανότητες: Οι φίλοι του «Star Wars» μπορούν εδώ ελεύθερα να φανταστούν τα διάσημα φωτόσπαθα των ταινιών, ωστόσο το πιθανότερο θα ήταν δύο ακτίνες φωτός να ενωθούν και να δημιουργήσουν μία και ισχυρή.
Μια τέτοια «συμπεριφορά» φαίνεται εκ πρώτης όψεως ότι θα παραβίαζε τους νόμους της Φυσικής, ωστόσο, όπως αναφέρει το MIT News, επιστήμονες στο ΜΙΤ, στο Harvard University και αλλού έχουν επιδείξει πως τα φωτόνια μπορούν όντως να αλληλεπιδράσουν, πρακτικά δημιουργώντας ένα νέο είδος φωτονικής ύλης. Η σχετική έρευνα, από ομάδα υπό τον καθηγητή Βλάνταν Βούλετιτς (ΜΙΤ) και τον καθηγητή Μιχαήλ Λούκν (Harvard University), δημοσιεύτηκε στο Science.
Σε ελεγχόμενα πειράματα, οι ερευνητές διαπίστωσαν πως, όταν περνούσαν μια πολύ αδύναμη ακτίνα λέιζερ μέσα από ένα πυκνό νέφος εξαιρετικά ψυχρών ατόμων ρουβιδίου, αντί να βγαίνουν από αυτό ως μεμονωμένα φωτόνια σε τυχαίες αποστάσεις μεταξύ τους, τα φωτόνια συνδέονταν σε ζεύγη ή τριάδες, υποδεικνύοντας κάποιου είδους αλληλεπίδραση μεταξύ τους.
Αν και τα φωτόνια κανονικά δεν έχουν μάζα και κινούνται με την ταχύτητα του φωτός (300.000 χλμ το δευτερόλεπτο), οι ερευνητές διαπίστωσαν πως τα συνδεδεμένα φωτόνια είχαν αποκτήσει ένα κλάσμα της μάζας ενός ηλεκτρονίου. Αυτά τα νέα σωματίδια ήταν επίσης σχετικά δυσκίνητα, ταξιδεύοντας 100.000 φορές πιο αργά από τα «φυσιολογικά» φωτόνια που δεν αλληλεπιδρούν μεταξύ τους.
Σύμφωνα με τον Βούλετιτς, τα αποτελέσματα αυτής της έρευνας δείχνουν πως τα φωτόνια μπορούν όντως να προσελκύουν ή να εμπλέκονται το ένα με το άλλο. Εάν μπορούν να «πειστούν» να αλληλεπιδρούν με άλλους τρόπους, μπορούν να «δαμαστούν« έτσι ώστε να πραγματοποιούν ταχύτητους και πολύπλοκους κβαντικούς υπολογισμούς, ανοίγοντας νέους ορίζοντες στον τομέα των κβαντικών υπολογιστών.
«Τα φωτόνια μπορούν να ταξιδεύουν πολύ γρήγορα σε πολύ μεγάλες αποστάσεις, και χρησιμοποιούμε φως για τη μετάδοση δεδομένων, όπως στις οπτικές ίνες» λέει ο Βούλετις. «Αν τα φωτόνια μπορούν να αλληλοεπηρεαστούν, τότε αν μπορείς να τα εμπλέξεις και το κάνεις, μπορείς να τα χρησιμοποιήσεις για να διανείμεις κβαντικές πληροφορίες με έναν πολύ ενδιαφέροντα και χρήσιμο τρόπο».
