Контроль обычно означает ригидность. Закрепи. Заблокируй. Иди дальше.
Но не здесь.
Простой поворот изменил всё.
Учёные из Университета технологий Сиднея (UTS) дали квантовому миру новый рычаг управления. Это не какой-то экзотический новый элемент и не гигантский новый коллайдер. Это гексагональный нитрид бора (ГНБ или hBN). И он слоистый. Как страницы в книге. Или ломтики сыра.
Команду возглавил доктор Ангус Гейл. Он отмечает, что найти квантовые излучатели света — это одно. Использовать их — совсем другое. Долгое время эти крошечные дефекты в кристаллах были лабораторными диковинками. Красивыми. Интересными. Бесполезными.
Теперь, благодаря повороту, они могут стать полезными.
Поворот реальности
Вот в чём трюк.
Вы складываете тонкие слои ГНБ. Затем поворачиваете их.
Не фиксируя намертво. Многократно.
В большинстве экспериментов материал фиксируют под определённым углом скручивания и надеются, что это сработает. Эта команда поднимает слои. Поворачивает их. Снова складывает. Они обращаются с материалом как с регулятором, а не с болтом.
Каков результат?
Колоссальный сдвиг в цвете и длине волны света, излучаемого крошечными дефектами внутри материала.
«Мы используем тот факт, что этот материал… слоистый. Мы можем брать слои, складывать их, скручивать… Вы не можете так поступать с алмазом или карбидом кремния», — объяснил Гейл.
Алмаз? Кремний?
Это твёрдые блоки. Целичные. Неумолимые. Если квантовый излучатель находится глубоко внутри, вы застряли с теми свойствами, которые присущи этому конкретному кристаллу. С ГНБ вы отслаиваете слои. Собираете их заново. Вы меняете взаимодействие между ними, просто изменяя угол.
Это встреча механической простоты с квантовой странностью.
Аналогия с сыром
Гейл ненавидит сложные объяснения, если достаточно простых. Он использует сырок.
Возьмите цельный блок. Хотите вкус? Режьте глубже. Рискуете разрушить структуру. Теперь возьмите ломтики. Отделите один. Поверните его. Прижмите к другому ломтику. Вы контролируете, как они взаимодействуют друг с другом.
В этом разница между традиционными твёрдотельными носителями и ГНБ.
Обычно, когда вы настраиваете квантовые системы, изменения представляют собой микроскопические осцилляции. Крошечные коррективы. Здесь сдвиг в излучении был неожиданно большим. Больше ожидаемого. На порядок больше.
Профессор Игорь Ахаронович, курирующий исследование, выражается откровенно. Возьмите два слоя. По отдельности? Они практически ничего не делают. Сложите их под правильным углом. Всё.
Возникает совершенно новое физическое поведение.
Новая физика из ниоткуда. Или хотя бы из тонкого бора.
Что это значит?
Компьютеры. Шифрование. Датчики настолько чувствительные, что могут услышать шёпот в другой комнате.
Потенциальные области применения — стандартная тема для квантовых заголовков. Квантовые вычисления. Защищённая связь. Точность GPS, которая посмеивается над нынешними стандартами. Медицинская диагностика.
Но это ощущается не как сенсация для заголовков, а как создание инструмента.
У нас есть кирпичи. Теперь у нас есть руки, чтобы переместить их туда, куда нужно.
Начало ли это практической эры квантового света? Возможно.
Гейл называет это рычагом.
Ахаронович видит совершенно новую систему.
Статья опубликована в журнале Science Advances. «Скручиваемая модуляция… и так далее».
DOI: 10.1126/sciadv.c10.021
Решает ли это квантовую механику?
Нет.
Дает ли это учёным повод для энтузиазма?
Абсолютно.
Мы заставляем свет подчиняться поворотам. Или, может быть, он позволяет нам это сделать.
Трудно сказать.
Продолжайте крутить. 🔄
