Невзаимность в поляризации фотонов на основе направления поляризатора в гравитационных полях

Группа физиков открыла новый способ объединение двух фундаментальных теорий — теории гравитации Эйнштейна и квантовой механики. Уорнер А. Миллер, доктор философии, соавтор и профессор кафедры физики в Колледже наук имени Чарльза Э. Шмидта при Флоридском Атлантическом университете в сотрудничестве с учеными из Сеульского университета и Сеульского национального университета, Южная Корея, обнаружили, что поляризация света — направление, в котором он вибрирует при движении — может вести себя неожиданным образом при прохождении через искривленное пространство. Оказалось, что свет не "отменяет" своего поворота, даже если он возвращается по своему пути. Это бросает вызов общепринятому мнению, что свет всегда возвращается в исходное состояние после прохождения замкнутого контура, особенно если на его путь влияет только гравитация. Результаты исследования были опубликованы в Scientific Reports.

Связь между спином электронов и переносом протонов в хиральных биологических кристаллах

Протоны являются основой биоэнергетики. Способность перемещать их через биологические системы необходима для жизни. Новое исследование в Proceedings of the National Academy of Sciences впервые показывает, что перенос протонов напрямую зависит от спина электронов при измерении в хиральных биологических средах, таких как белки. Другими словами, движение протонов в живых системах не является чисто химическим; это также квантовый процесс, включающий спин электрона и молекулярную хиральность.

Запутывание фотонов ближнего поля в полном угловом моменте

В работе, опубликованной в журнале Nature, учёные из Техниона под руководством аспиранта Амита Кама и доктора Шаи Цессеса обнаружили, что возможно запутывание фотонов в наносистемах, размер которых составляет одну тысячную часть размера волоса, но запутывание осуществляется не за счет обычных свойств фотона, таких как спин или траектория, а только за счет полного углового момента.

Прорыв в обнаружении частиц высоких энергий

Исследователи из Аргоннской национальной лаборатории Министерства энергетики США (DOE) совершили значительный прорыв в области обнаружения частиц высоких энергий в ходе недавних экспериментов, проведенных на установке испытательного пучка в Национальной ускорительной лаборатории имени Ферми (Fermilab) Министерства энергетики США. Они нашли новое применение для сверхпроводящих нанопроволочных фотонных детекторов (SNSPD), которые уже используются для обнаружения фотонов. Эти невероятно чувствительные и точные детекторы работают, поглощая отдельные фотоны. Поглощение генерирует небольшие электрические изменения в сверхпроводящих нанопроволоках при очень низких температурах, что позволяет регистрировать и измерять фотоны.

Опосредованные полостью колебания iSWAP между далекими спинами

Исследователи из Делфтского технологического университета (TU Delft) разработали многообещающий подход к реализации когерентных квантовых взаимодействий между удаленными полупроводниковыми кубитами. Их статья, опубликованная в журнале Nature Physics, демонстрирует достижение когерентного взаимодействия между двумя кубитами электронного спина на расстоянии 250 мкм друг от друга.

Вынужденное рассеяние Бриллюэна на кристалле посредством поверхностных акустических волн

Группа исследователей впервые успешно применила лазеры для генерации направленных звуковых волн на поверхности микрочипа. Эти акустические волны, подобные поверхностным волнам, возникающим во время землетрясения, распространяются по чипу на частотах, почти в миллиард раз превышающих частоты, встречающиеся при землетрясениях. Удерживая звуковую волну на поверхности чипа, легче взаимодействовать с окружающей средой, что делает этот чип идеальным кандидатом для передовых сенсорных технологий. Результаты опубликованы в журнале APL Photonics. Метод, используемый исследователями, известен как вынужденное рассеяние Бриллюэна (ВРМБ). Это создается за счет расширенной петли обратной связи между фотонами (светом) и фононами (звуком). Когда свет движется вокруг чипа или оптического волокна, он создает звуковые вибрации. Раньше это считалось помехой в оптической связи, но затем ученые поняли, что могут объединить и усилить эту вибрацию как новый способ передачи и обработки информации. Процесс обратной связи позволяет световым волнам (обычно создаваемым лазерами) и звуковым волнам «сцепляться», увеличивая силу этого эффекта (обратной связи). Исследователи ожидают, что вынужденное рассеяние Бриллюэна найдет применение в сетях 5G/6G и широкополосных сетях, датчиках, спутниковой связи, радиолокационных системах, системах обороны и даже в радиоастрономии.

Предложен инновационный метод обнаружения гравитационных волн с использованием резонанса Мессбауэра

Ученые из Института физики высоких энергий (IHEP) Китайской академии наук предложили инновационный метод обнаружения гравитационных волн с использованием резонанса Мессбауэра. Их выводы, недавно опубликованные в Science Bulletin, подчеркивают новый подход, который может произвести революцию в изучении гравитационных волн. Физики ИФВЭ исследуют потенциал стационарной мёссбауэровской системы, где гравитационные сдвиги частоты, вызванные изменениями высоты, могли бы заменить традиционный доплеровский сдвиг, используемый в дифференциальной мёссбауэровской спектрометрии. Для изотопов ¹⁰⁹Ag, которые обладают чрезвычайно узкой относительной шириной линии 10⁻²², этот метод позволяет пространственно локализовать мёссбауэровский резонанс с точностью до 10 микрон. Проходя, гравитационные волны вызывают энергетические флуктуации в мёссбауэровских фотонах. Под воздействием локального гравитационного поля эти флуктуации приводят к вертикальным смещениям резонансного пятна. В статье предлагается схема, в которой детекторы располагаются в круговой конфигурации вокруг активированного источника серебра, что повышает чувствительность не только к силе гравитационных волн, но и к направлению их распространения и углу поляризации.

Дисперсионное соотношение для фотонов с ненулевой массой и строгий верхний предел массы фотона

В исследовании, опубликованном в The Astrophysical Journal, профессор Чжоу Ся из Синьцзянской астрономической обсерватории (XAO) Китайской академии наук и его коллеги впервые вывели дисперсионное соотношение для фотонов с ненулевой массой, распространяющихся в плазме, и установил строгий верхний предел массы фотона в 9,52 × 10 ^-46 кг (5,34 × 10 ^-10 эВ c ^-2 ) с использованием данных, собранных сверхширокополосными (СШП) приемниками по времени пульсаров и быстрым радиовсплескам (FRB). Учёные предоставили новую теоретическую основу для понимания характеристик распространения массивных фотонов в плазме. Были использованы высокоточные данные синхронизации из массива синхронизации пульсаров Паркса (PPTA) и дедисперсированные данные импульсов из FRB. Используя широкий диапазон частот, охватываемый СШП-приемниками, физики улучшили соотношение сигнал/шум и точность измерений дисперсии. Высокое временное разрешение технологии СШП позволило точно определить время прибытия сигнала, эффективно уменьшая эффекты дисперсии, вызванные межзвездной средой.

Успешно разработан первый в мире сверхпроводящий широкополосный детектор фотонов

Исследователи из Национального института информационных и коммуникационных технологий изобрели новую структуру сверхпроводящего полоскового фотонного детектора, которая обеспечивает высокоэффективное обнаружение фотонов даже с широкой полоской, и преуспели в разработке первого в мире сверхпроводящего широкополосного детектора фотонов (SWSPD). Ширина полосы детектора более чем в 200 раз шире, чем у обычных сверхпроводниковых нанополосковых детекторов фотонов (SNSPD). Эта технология может помочь решить проблемы низкой производительности и поляризационной зависимости, существующие в обычных SNSPD. Ожидается, что новый SWSPD будет применяться в различных передовых технологиях, таких как квантовая информационная связь и квантовые компьютеры, что позволит на ранней стадии социального внедрения этих передовых технологий. Работа опубликована в журнале Optica Quantum.

Разработан двухдоменный фотон-фононный лазер

Разработан двухдоменный фотон-фононный лазер, который продемонстрировал одновременный процесс генерации фотонов и фононов. Двухдоменный лазер имеет множество применений в качестве оптического и акустического пинцета для проведения механических измерений для генерации микроволн и выполнения квантовой обработки. Демонстрации показали, что стоксова оптическая акустическая волна является побочным продуктом фононного лазера. Пороговая мощность накачки фотонного лазера составляла 180 мВт. При увеличении мощности накачки до 308 мВт заработал и фононный лазер. Отчет опубликован в Science Advances.