Физики итальянского института CNR NANOTEC и их коллеги из Канады показали, что свет, «покрытый» электронами, становится сверхтекучим, демонстрирует невязкое обтекание препятствий и воссоединяется позади них безо всяких волн.

Ученые давно установили, что свет состоит из волн. Тот факт, что он может также вести себя как жидкость, собираясь в волны или спирали вокруг препятствий, как река, — это гораздо более современное открытие, которое все еще активно изучается. «Жидкие» свойства света проявляются при специфических условиях, когда фотоны, формирующие световую волну, могут взаимодействовать друг с другом.

Сверхтекучесть света, по словам руководителя проекта Даниэле Санвитто, можно наблюдать только при температурах, близких к абсолютному нулю (-273 градуса Цельсия), например, в жидком гелии и сверххолодных одноатомных газах. Необычность открытия итальянских ученых заключается в том, что они продемонстрировали сверхтекучесть при комнатной температуре, в условиях окружающей среды, при помощи поляритонов — квазичастиц, возникающих при взаимодействии фотонов со средой.

«Сверхтекучесть, которая позволяет жидкости в отсутствии вязкости буквально выливаться из контейнера, связана со способностью всех частиц концентрироваться в состоянии бозе-конденсата, также известного как пятое состояние материи, в котором частицы ведут себя как единая макроскопическая волна, колеблющаяся с одинаковой частотой», — говорит Санвитто.

Фото: Polytechnique Montreal

Для достижения такого эффекта ученые поместили сверхтонкий слой органических молекул между двумя зеркалами с высокой отражательной способностью. Свет, отскакивая от зеркальных поверхностей, взаимодействовал с молекулами и позволил сформировать гибридную жидкость, сочетающую свойства света (эффективную массу и скорость) с прочностью связей электронов внутри молекул. Так была достигнута сверхтекучесть.

Эксперименты итальянских ученых показали, что возможно добиться сверхтекучести при комнатной температуре. Это открытие может быть использовано при создании будущих фотонных устройств, пишет Phys.org.

Устройство, в котором отдельный электрон может передавать квантовую информацию фотону, а тот, в свою очередь, другим электронам, разработали ученые Принстона. Это открытие поможет использовать свет в квантовых вычислениях в качестве носителя информации. Квантовые компьютеры смогут выполнять сложные операции при помощи электронов, подчиняющихся квантовым законам.