Valon kytkentää yhdellä atomilla

Wienin teknillisessä yliopistossa on onnistuttu kytkemään valo yhdestä valokuidusta toiseen vain yhden atomin avulla. Tällainen kytkin mahdollistaisi kvantti-ilmiöiden käytön tieto- ja viestintätekniikassa. 

Saavutus todistaa ainakin sen, että tavanomaisia lasikuitukaapeleita voidaan yhdistää toisiinsa pienillä kvanttijärjestelmillä.

Professori Arno Rauschenbeutel ja hänen ryhmänsä kaappaavat valoa pullomaiseen resonaattoriin, jonka pullistuneella pinnalla, valo kulkee ympyrää. Kun resonaattorin kehä vastaa valon aallonpituutta lasikuidun valo siirtyykin pulloresonaattoriin ja sieltä toiseen kuituun.

Kun tällaiseen järjestelmään tuodaan yksi rubidium-atomi läheiseen kontaktiin resonaattorin kanssa, järjestelmän käyttäytymistä voi muuttaa dramaattisesti.

Jos valo on resonanssissa atomin kanssa, on mahdollista pitää valo alkuperäisessä lasikuidussa, eikä yhtään siirry resonaattoriin ja lähtevään lasikuituun. Atomi toimii siten kytkimenä, joka ohjaa valoa jompaan kumpaan kuituun.

Seuraavassa vaiheessa tutkijat aikovat hyödyntää faktaa, että Rubidium atomi voi olla eri kvanttitiloissa. Tämä avaa mahdollisuuden tutkia kvanttifysiikan ilmiötä, jossa kytkin on sekä pois että päällä samaan aikaan. Ilmiön avulla tutkijoita kiinnostaa selvittää, ovatko tällaiset superpositiot mahdollisia myös vahvemmille valopulsseille.

- Jossain kohtaa meidän on pakko kohdata rajanylitys kvanttifysiikan ja klassisen fysiikan välillä", sanoo Rauschenbeutel yliopistonsa tiedotteessa.

Tutkijoiden suunnitelmissa on myös luoda kvanttilomittuminen valon ja aineen välillä ja erityisesti tutkijoita ilahduttaa, että nyt siihen ei enää tarvita eksoottisia laitteita, joita löytyy vain laboratorioissa vaan sen voi tehdä perinteisillä lasikuitukaapeleilla.