Новый материал впервые продемонстрировал: фотоны могут проявлять квантовую природу не только в пространстве, но и во времени

Исследователи из Имперского колледжа Лондона достигли этого с помощью технологии, которая позволяет быстро менять отражающую способность прозрачной пленки с рекордно высокой скоростью, всего за несколько фемтосекунд. Они нанесли сверхтонкую пленку из оксидов индия и олова на золотую подложку и подсветили ее лазером. Пленка стала зеркалом для терагерцового излучения.


По сути команда повторила эксперимент с двумя щелями, проведенный в 1801 году Томасом Янгом, только в этот раз используя «щели» во времени, а не в пространстве. Они достигли этого, пропустив свет через материал, который меняет свои свойства за фемтосекунды (квадриллионные доли секунды), позволяя свету проходить только в определенное время в быстрой последовательности.


— ведущий исследователь профессор факультета физики Риккардо Сапиенца.

Используя этот метод, ученые наблюдали, как поток частиц света реагирует на появление временных «препятствий» и обнаружили, что фотоны расщепляются на множество полос как в пространстве, так и в «цвете» излучения.

В классической версии эксперимента свет, выходящий из физических щелей, меняет свое направление, поэтому интерференционная картина записывается в угловом профиле света.

Вместо этого временные щели в новом эксперименте изменяют частоту света, что меняет его цвет. Это создало цвета света, которые интерферируют друг с другом, усиливая и отменяя определенные цвета, создавая интерференционный узор.

Исследователи уверены, что открытие расширяет наши представления о природе света и может помочь создать новые высокоскоростные оптические диоды, транзисторы и другие компоненты для световых компьютеров будущего.

Теперь команда хочет исследовать явление в «кристалле времени», который аналогичен атомному кристаллу, но его оптические свойства меняются во времени.


— профессор Стефан Майер.

Тонкое управление светом является одним из перспектив метаматериалов, и в сочетании с пространственным управлением может создать новые технологии и даже аналоги для изучения фундаментальных физических явлений, таких как черные дыры.