Физики исследовали влияние эффектов когерентности на то, как изменяется форма спектров поглощения молекул водорода и дейтерия со временем. Во втором случае они обнаружили, что для отдельных энергий поглощение становится отрицательным, что соответствует режиму оптического усиления без инверсии населенности.

Исследование опубликовано в Nature Photonics.

Когерентность — это важнейший ресурс современной физики микромира. Под когерентностью в узком смысле понимается свойство квантовых систем сохранять суперпозиционный характер ее состояний, который не свойственен ей в отсутствие возмущений. Наличие когерентности зачастую сильно меняет привычные процессы внутри атомов и молекул, приводя к возникновению индуцированной прозрачности и лазерной генерации без инверсии населенностей.

Однако наиболее многообещающее использование когерентности — это квантовые вычисления. Подробнее об этом вы можете прочитать в материале «Квантовая азбука: „Когерентность“».

В последние годы физики смогли получить доступ к когерентной динамике благодаря развитию техники аттосекундных импульсов. Короткое время действия и широкий спектр таких импульсов позволяет фиксировать изменение спектров поглощения со временем на аттосекундном масштабе («attosecond transient absorption spectroscopy» или сокращенно ATAS). В методе ATAS объект одновременно облучается инфракрасным и экстремально-ультрафиолетовым светом с управляемой задержкой между импульсами.

Наибольших результатов с помощью этой техники удалось достичь в атомах, например, получить управляемые спектральные контуры. Причиной этого стало то, что у свободных атомов сравнительно простая структура энергетических уровней и, как следствие, разные линии достаточно хорошо разделены относительно друг друга. Этой простоты лишены спектры молекул, аттосекундный когерентный контроль которых пока не наблюдался.

Пэн Пэн (Peng Peng) из Шанхайского университета науки и техники вместе со своими канадскими коллегами исследовали то, как будут меняться спектры поглощения молекул водорода и дейтерия при когерентном контроле вращательных компонент их основного состояния.