Molekyylien ja valon sekoittaminen

Tutkijat ovat onnistuneesti käyttäneet kvanttitiloja sekoittaakseen molekyylejä valon kanssa huoneenlämmössä. Temppu auttaa kvanttiteknologioiden tutkimuksissa ja tarjoaa uusia tapoja manipuloida aineen fysikaalisia ja kemiallisia ominaisuuksia.

Kun molekyyli emittoi tuikahduksen valoa, se ei odota sen koskaan tulevan takaisin. Kuitenkin tutkijat ovat nyt onnistuneet sijoittamaan yksittäisten molekyylin niin pieneen optiseen onkaloon joka emittoituaan fotoneja palauttaa sen molekyylin. Energia, joka värähtelee edestakaisin valon ja molekyylin välillä, tuottaa näiden kahden täydellisen sekoittumisen.

Aikaisemmat yritykset sekoittaa molekyylejä valon kanssa ovat olleet monimutkaisia valmistella ja ovat saavutettu hyvin matalissa lämpötiloissa. Cambridgen yliopiston tutkijoiden johdolla nyt kehitetty menetelmän tuottaa näitä "puoli-valon" molekyylejä huoneenlämmössä.

Nämä epätavalliset molekyylien vuorovaikutukset valon kanssa tarjoavat uusia tapoja manipuloida aineen fysikaalisia ja kemiallisia ominaisuuksia. Temppua voitaisiin käyttää myös prosessoimaan kvantti-informaatiota sekä käyttää erittäin pienen tehon kytkiminä ja lasereina.

Tutkijat rakensivat valoa ansoittavan nanoluokan peilisalin, jossa he sijoittivat värimolekyylin kultananohiukkasen ja peilin väliseen rakoon. Lisäksi värimolekyyli on saatavat pystyasentoon, joten väriaine oli kapseloitava säiliön muotoiseen molekyylihäkkiin.

Kun rakennelma on koossa, molekyylin sirontaspektri jakautuu kahteen erilliseen kvanttitilaan, mikä on merkki "sekoittumisesta".

Keskeistä työssä oli osoittaa, että vahva valon ja aineen sekoittuminen on mahdollista yksittäisillä molekyyleillä,pa suurillakin valon absorboitumisilla metalleissa ja huoneenlämmössä.