فيزيائيون ينشؤون ‘جزيئات’ ضوئية تتألف من فوتونين
قام مجموعة من الفيزيائين في الولايات المتحدة الامريكية بإنشاء أولى “جزيئات” ضوئية تتكون من فوتونين اثنين. التجربة تتضمن اطلاق زوج من الفوتونات داخل غاز ذري شديد البرودة (ultracold atomic gas)، حيثُ يحصل تفاعل بين الفوتونين يجبرهم على التمسك ببعضهم البعض ليصبحا متشابكين كمّياً والنتيجة هي جزيئة ضوئية. هذا الانجاز سيُمّكن الحواسيب الكمية والحواسيب التقليدية من تشفير ومعالجة المعلومات بواسطة الفوتونات.
انه من الصعب الحصول على فوتونات متماسكة مع بعضها البعض لانها تنتقل سوية بدون ان تتفاعل مع بعضها البعض. ومن المعروف ان الفوتونات تمتلك مجالاً كهرومغناطيسياً قادراً على تعديل الوسط المحيط بها. هذه التعديلات يمكن ان تؤثر على الفوتونات المجاورة وتُنتج تفاعلاً بين الفوتونين. على الرغم من ان هذه التفاعلات في الغالب تكون ضعيفة جداً الا انه يمكن تقويتها عن طريق اختيار الوسط المناسب بعناية بالغة.
في الدراسة الجديدة، التي قادها “ميخائيل لوكين” من جامعة هارفارد و”فالدان فيوليتيك” من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا تمكنوا من إنشاء تفاعل قوي بين الفوتونات عن طريق إرسالهم (الفوتونات) في وسط غازي يتألف من ذرات الروبيديوم عند درجة حرارة قريبة من الصفر المطلق. هذه التجربة تضمنت استخدام ليزر ازرق بطول موجي اختير بدقة عالية (478 نانومتر) والذي يقوم بتغيير بعض خصائص ذرات الروبيديوم لجعلها قادرة على مشاركة بعض مستويات الطاقة التابعة لها مع الفوتونات للحصول على حالة “ريدبيرغ”.
حالة ريدبيرغ هذه، تنتشر داخل الغاز على هيئة فوتون راكد بكتلة صغيرة جداً، عندما تصل هذه الحالة الى الجهة المقابلة من الغاز فإن الفوتون سوف يَبرز من جديد وبطاقته الاساسية. عندما تتكون حالة رايدبيرغ فأنه من المستحيل أن تتكون حالات اخرى قريبة منها بسبب ما يعرف بحصار او عتبة رايدبيرغ Rydberg blockade. لذلك عندما يُطلق الفوتونان داخل الغاز بسرعة متوالية فأن الفوتون الاول هو من سيكون قادراً على تكوين حالة رايدبيرغ بينما الثاني لن يستطيع تكوينها. حالة رايدبيرغ المتكونة داخل الغاز لديها معامل انكسار مختلف عن معامل انكسار الجزء الاخر من الغاز من وجهة نظر الفوتون الثاني، لذلك فأنه سوف يميل الى البقاء قريبا من الأول عند انتقالهم داخل الغاز. النتيجة هي حالة مُحكمة تتكون من فوتونين او جزئية تنتقل من خلال الغاز الذري.
ترجمة: علي صلاح
مراجعة: رضوان تشي، ماريو رحال
المصدر:
http://physicsworld.com/…/physicists-create-molecules…