Впервые удалось однократно диагностировать ускорение электронов через лазерный кильватерный ускоритель по криволинейной траектории

Согласно недавнему исследованию, проведенному исследователями Мичиганского университета, корректировка экспериментальных методов позволила впервые "однократно" диагностировать ускорение электронов через лазерный кильватерный ускоритель по криволинейной траектории. Результаты опубликованы в журнале Physical Review Letters. Устройство запускает лазер через пар, создавая ионизированную плазму, а затем отделяет электроны от ионов, создавая "след за собой", похожий на след, который оставляет лодка, двигаясь по воде. Затем вводится электронный луч в ускоритель, который "плывет" по следу, быстро набирая энергию. Свойства фотонов, а именно энергии фотонов и угловое распределение, полностью определяются свойствами электронного пучка. Таким образом, измерив свойства пространственно разрешенного фотона, исследователи смогли собрать воедино процесс ускорения электронов на основе одного эксперимента.

Сверхбыстрая генерация скрытых фаз посредством электронного фотовозбуждения с настроенной энергией в магнетите

Исследователи из EPFL обнаружили, что, освещая материал, называемый магнетитом, светом разной длины волны (цвета), они могут изменить его состояние, например, сделав его более или менее подходящим для электричества. Это открытие может привести к новым способам разработки новых материалов для электроники, таких как запоминающие устройства, датчики и другие устройства, которые полагаются на быструю и эффективную реакцию материалов. В экспериментах использовались две разные длины волн света: ближняя инфракрасная (800 нм) и видимая (400 нм). При возбуждении световыми импульсами длиной 800 нм структура магнетита нарушалась, создавая смесь металлических и изолирующих областей. Напротив, световые импульсы длиной 400 нм сделали магнетит более стабильным изолятором. Когда свет с длиной волны 800 нм падал на магнетит, он вызывал быстрое сжатие моноклинной решетки магнетита, превращая ее в кубическую структуру. Это происходит в три этапа в течение 50 пикосекунд и предполагает, что внутри материала происходят сложные динамические взаимодействия. И наоборот, видимый свет с длиной волны 400 нм заставил решетку расширяться, укрепляя моноклинную решетку и создавая более упорядоченную фазу — стабильный изолятор.

Недифрагирующие супертороидальные импульсы и оптические вихревые дорожки Кармана

В исследовании, опубликованном в журнале Nature Communications, физики из Сингапура и Великобритании сообщили об оптическом аналоге вихревой дорожки Кармана (KVS). Этот оптический импульс KVS демонстрирует удивительные параллели между переносом жидкости и потоком энергии структурированного света. В отличие от более ранних работ по оптическим скирмионным пучкам и импульсам, конфигурация скирмионного поля в недифрагирующих супертороидальных импульсах (NDSTP) не ограничивается дифракцией и сохраняется при распространении на произвольные расстояния. Поскольку предлагаемые в данной работе световые импульсы не продолжаются при распространении, такие структуры скирмионных полей могут сохраняться при распространении импульса KVS. Импульс позволяет изучать динамику распространения электромагнитных скирмионных полей и будет представлять интерес в качестве направленных энергетических каналов для приложений передачи информации.

Новый и простой метод микроскопии сверхвысокого разрешения

MINFLUX — это мощный метод микроскопии, который позволяет исследователям видеть объекты, размер которых намного меньше длины волны света. Исследователи разработали новый способ создания узорчатого светового луча для MINFLUX. Этот метод объединяет два более простых устройства: пространственный модулятор света (ПМС) и электрооптический модулятор (ЭОМ). ПМС действует как цифровой проектор, манипулируя световыми узорами, в то время как ЭОМ контролирует интенсивность света. Эта установка значительно быстрее, дешевле и проще в использовании, чем традиционные методы. Использование более простых компонентов позволяет гораздо быстрее сканировать световой рисунок. Такое быстрое сканирование существенно повышает точность измерений. Новая разработка открывает путь к созданию более доступных и доступных микроскопов MINFLUX. Исследование опубликовано в журнале Light: Science & Applications.

Разработан новый тип голограмм, способный проецировать несколько изображений высокой точности без перекрестных помех

Исследователи разработали новый тип голограмм, известный как «метаголограммы», способный проецировать несколько изображений высокой точности без перекрестных помех. Этот прорыв открывает путь к технологиям следующего поколения, включая дисплеи виртуальной/дополненной реальности (AR/VR), хранение информации и шифрование изображений. Работа опубликована в журнале eLight. Предлагаемая метаголограмма использует метод геометрического фазового кодирования и состоит из миллионов поликремниевых наностолбиков субволнового масштаба, каждый размером примерно 100 нм, идентичных по размеру, но с пространственно изменяющимися углами вращения. Устройство также включает в себя плоский стеклянный волновод для передачи падающего света и использует такие свойства, как поляризация и угол, для переключения проекции до шести уникальных изображений высокой четкости без перекрестных помех. Кроме того, исследователи создали двухканальную полноцветную метаголограмму и даже восемнадцатиканальную метаголограмму, используя комбинацию различных методов мультиплексирования.

Сверхбыстрый волномер на основе многомодовых и многосердцевинных волокон, использующий спектрально-пространственно-временное картирование

В новой статье, опубликованной в журнале Light: Advanced Manufacturing, группой ученых был разработан сверхбыстрый волномер на основе многомодовых и многосердцевинных волокон, который использует спектрально-пространственно-временное картирование. Благодаря объединению характеристик спекл-структуры многомодовых волокон с возможностями выборки многожильных волокон этот новый метод обеспечивает скорость спектральных измерений 100 МГц при сохранении высокого разрешения 14,7 мкм и без ущерба для точности.

Обнаружен дефект одного атома в 2D-материале, который может хранить квантовую информацию при комнатной температуре

Ученые обнаружили, что «одиночный атомный дефект» в слоистом 2D-материале может удерживать квантовую информацию в течение микросекунд при комнатной температуре. Дефект, обнаруженный исследователями из университетов Манчестера и Кембриджа с использованием тонкого материала под названием гексагональный нитрид бора (hBN), демонстрирует спиновую когерентность — свойство, при котором электронный спин может сохранять квантовую информацию — в условиях окружающей среды. Они также обнаружили, что этими вращениями можно управлять с помощью света.

Физики из Гарварда продемонстрировали самое длинное в мире расстояние между двумя узлами квантовой памяти

Команда физиков из Гарварда разработала практические основы первого квантового Интернета, соединив два узла квантовой памяти, разделенные оптоволоконной линией, развернутой по кольцу длиной примерно 22 мили через Кембридж, Сомервилл, Уотертаун и Бостон. Два узла располагались этажом друг от друга в Гарвардской лаборатории комплексной науки и техники. Каждый узел представляет собой очень маленький квантовый компьютер, сделанный из кусочка алмаза, имеющего дефект в атомной структуре, называемый центром кремниевых вакансий. Внутри алмаза резные структуры размером менее одной сотой ширины человеческого волоса усиливают взаимодействие между центром кремниевой вакансии и светом. Центр кремниевых вакансий содержит два кубита, или бита квантовой информации: один в форме электронного спина, используемого для связи, а другой в виде более долгоживущего ядерного спина, используемого в качестве кубита памяти для хранения запутанности (квантово-механический свойство, позволяющее идеально коррелировать информацию на любом расстоянии). Оба вращения полностью управляются микроволновыми импульсами. Эти алмазные устройства площадью всего несколько квадратных миллиметров размещены внутри холодильных установок, температура которых достигает -459°F.

Управление отдельными многоатомными молекулами в оптической матрице для квантовых приложений

Группе физиков из Гарвардского университета впервые удалось поймать отдельные многоатомные молекулы в массивы оптических пинцетов. Физики нашли способ контролировать один тип молекул с тремя атомами — CaOH. Учёные начали с изоляции отдельных молекул в вакуумной камере, охлажденной до температуры чуть ниже 100 микрокельвинов, а затем с помощью оптических пинцетов (лазеров) разделили их, что позволило команде сосредоточить свои усилия на одной молекуле. Далее был разработан способ изображения отдельной молекулы, который доказал, что данный пинцет был загружен без разрушения изучаемой молекулы. Затем молекулу привели в желаемое квантовое состояние, что позволило контролировать ее вибрацию, вращение и ядерный спин.

Световые пули обмениваются поляризацией при столкновениях

Световые пули – сверхкороткие импульсы света, образующиеся в нелинейной среде за счет явления самофокусировки. Световая пуля представляет собой уединенную волну – солитон, который по ряду параметров похож на движущуюся частицу. Солитоны могут сталкиваться между собой, ударяясь подобно бильярдным шарам, или проходить друг сквозь друга, обмениваясь энергией. До недавнего времени исследования ограничивались взаимодействием солитонов с одной поляризацией. Физики разработали трехмерную модель взаимодействия двух солитонов в многомодовом оптическом волокне с градиентным распределением показателя преломления. При определенном соотношении величин нелинейности и дисперсии решение в виде солитонов является устойчивым. Если рассмотреть не линейные, а круговые поляризации, то уравнения процесса взаимодействия солитонов становятся проще, и описание процесса может в итоге быть сведено к ньютоновской динамике. При взаимодействии друг с другом световые пули "обмениваются" поляризациями. Подбирая поляризацию и скорость сближения взаимодействующих световых пуль, можно "на выходе" получить любую заданную поляризацию света. В зависимости от скорости сближения световых пуль и их поляризаций столкновения могут быть как упругими, так и неупругими.