Ljuspartiklar (fotoner) förekommer som små, odelbara portioner. Många tusen av dessa ljusa delar kan slås samman för att bilda en enda superfoton om de är tillräckligt koncentrerade och kyls. De enskilda partiklarna smälter samman med varandra, gör dem oskiljbara. Forskare kallar detta ett fotoniskt Bose-Einstein-kondensat. Det har länge varit känt att normala atomer bildar sådana kondensat. Professor Martin Weitz från Institute of Applied Physics vid University of Bonn lockade uppmärksamhet bland experter 2010 när han producerade ett Bose-Einstein-kondensat från fotoner för första gången.

I sin senaste studie, Prof. Weitz team experimenterade med denna typ av superfoton. I den experimentella inställningen, en laserstråle studsade snabbt fram och tillbaka mellan två speglar. Däremellan fanns ett pigment som kylde laserljuset i en sådan omfattning att en superfoton skapades från de enskilda ljusportionerna. "Det speciella är att vi har byggt en slags optisk brunn i olika former, in i vilket Bose-Einstein-kondensatet kunde strömma, "rapporterar Weitz.

En polymer varierar ljusbanan

Forskargruppen använde ett trick här:Det blandade en polymer i pigmentet mellan speglarna, som ändrade sitt brytningsindex beroende på temperaturen. Vägen mellan speglarna för ljuset förändrades således så att längre ljusvåglängder passerade mellan speglarna vid uppvärmning. Omfattningen av ljusbanan mellan speglarna kan varieras, genom att polymeren kan värmas via ett mycket tunt värmeskikt.

"Med hjälp av olika temperaturmönster, vi kunde skapa olika optiska bucklor, "förklarar Weitz. Spegelns geometri verkade bara skeva, medan brytningsindexet för polymeren förändrades vid vissa punkter - dock detta hade samma effekt som en ihålig form. En del av superfoton flödade in i denna skenbara brunn. På det här sättet, forskarna kunde använda sin apparat för att skapa olika, mycket lågförlustmönster som fångade det fotoniska Bose-Einstein-kondensatet.

Föregångare till kvantkretsar

Forskargruppen undersökte i detalj bildandet av två närliggande brunnar, styrs via polymerens temperaturmönster. När ljuset i båda optiska hålorna förblev på en liknande energinivå, super-fotonen flödade från en brunn in i den närliggande. "Detta var en föregångare till optiska kvantkretsar, "framhöll fysikern vid universitetet i Bonn." Kanske till och med komplexa arrangemang, för vilken kvantinvikling sker i interaktion med en möjlig fotoninteraktion i lämpliga material, kan produceras med denna experimentella inställning. "

Detta skulle, i tur och ordning, vara förutsättningen för en ny teknik för kvantkommunikation och kvantdatorer. "Men det är fortfarande långt kvar, "säger Weitz. Resultaten från forskargruppen kan också tänkas användas för att vidareutveckla lasrar - till exempel för mycket exakta svetsarbeten.