Дзеркало складається всього з 200 атомів і в тисячу разів тонше людського волосся, однак відображення у ньому володіє відмінною якістю і його можна побачити неозброєним оком.

Зазвичай для оптичних дзеркал використовують відполіровані металеві поверхні або скло, покрите складом, який відображає і дають кращу якість при меншій вазі. Але фізики з Інституту квантової оптики товариства Макса Планка в Мюнхені показали дзеркало, яке складається з одного структурованого шару атомів.

Унікальна розробка — це один з перших експериментів у новій області досліджень субхвиль квантової оптики з впорядкованими елементами.

В основі роботи нового оптичного дзеркала лежать два параметри: упорядкованість атомів і відстань між субхвильовими частотами. Вони пригнічують дифузне розсіяння світла і об’єднують відображення в спрямований і стійкий промінь. Завдяки порівняно близькій та дискретній відстані між атомами фотон може відскакувати від частинок більше одного разу, перш ніж відображається. Разом ефекти дають сильне відображення, яке можна побачити неозброєним оком.

Це найлегше і найтонше дзеркало у світі: воно має товщину всього в кілька десятків нанометрів, що в тисячу разів тонше волосся, і всього сім мікрометрів в діаметрі. Розробку навряд чи можна буде використовувати в комерційних цілях найближчим часом — дзеркало поки неможливо зробити досить великим. Крім того, апарат, в якому його створено, величезний: у ньому більше тисячі оптичних елементів, а вага — дві тонни.

Однак матеріал має великий потенціал для науки. «Результати дуже цікаві для нас. З одного боку, фотон-опосередковані кореляції між атомами, які відіграють життєво важливу роль в нашій системі, зазвичай ігноруються в традиційних теоріях квантової оптики. З іншого, впорядковані масиви атомів, отримані шляхом завантаження ультрахолодних частинок в оптичні решітки, в основному використовувалися для вивчення квантового моделювання конденсованих середовищ. Але вони виявилися потужною платформою для вивчення нових квантово-оптичних явищ», — пояснює Цзюнь Руй, один з авторів статті.

Подальші дослідження могли б поглибити розуміння квантових теорій взаємодії світла і матерії, а також фізики багатьох тіл з оптичними фотонами, вважають вчені. Вони також дають можливість створювати більш ефективні квантові пристрої.

«Наприклад, робота надає захоплюючий новий підхід до квантової оптомеханіки — зростаючої сфери, яка досліджує квантову природу світла за допомогою механічних засобів. Вона також може допомогти створити кращу квантову пам’ять або квантове перемикаюче оптичне дзеркало, — додає один з авторів роботи Девід Вей. — Обидва напрямки цікаві і стали б значними досягненнями на шляху до можливості квантової передачі інформації».

Джерело