FestivalNauki.ru
En Ru
cентябрь-ноябрь 2020
176 городов
September – November 2020
312 cities
09-11 октября 2020
МГУ | Экспоцентр | 90+ площадок
14–16 октября 2016
Центральная региональная площадка
28–30 октября 2016
ИРНИТУ, Сибэскпоцентр
14–15 октября 2016
Центральная региональная площадка
23 сентября - 8 октября 2017
«ДонЭкспоцентр», ДГТУ
ноябрь-декабрь 2018
МВДЦ «Сибирь»,
Вузы и научные площадки города
6-8 октября 2017
Самарский университет
27-29 октября
Кампус ДВФУ, ВГУЭС
30 сентября - 1 октября
Ледовый каток «Родные города»
21-22 сентября 2018 года
ВКК "Белэкспоцентр"
9-10 ноября 2018 года
Мурманский областной Дворец Культуры
21-22 сентября 2019 года
22-23 октября 2019 года
29-30 ноября 2019 года
7-8 сентября 2019 года
27-29 сентября 2019 года
4-5 октября 2019 года
10-12 октября 2019 года

Квантовая оптика позволит отказаться от дорогостоящих лазеров в спектроскопии

Аспирантка физического факультета МГУ имени М.В.Ломоносова в составе международной коллаборации учёных разработала метод время-разрешенной спектроскопии, позволяющий изучать быстропротекающие процессы в образцах. Новый метод работает на основе анализа квантованного света, пропускаемого через исследуемый образец без использования фемтосекундных лазеров и сложных систем детектирования. Разработка значительно дешевле используемых в этой области и, кроме того, позволяет исследовать образец, не разрушая его. Работа ученых опубликована в престижном журнале Scientific Reports.

Один из распространенных способов исследования процессов, происходящих в веществе, основан на оценке времени, за которое исследуемый образец откликается на воздействие внешних электромагнитных полей. По временному отклику можно судить, какие связи существуют между компонентами вещества. Часто эти времена измеряются фемтосекундами (10−15 сек), поэтому в подобных опытах принято применять фемтосекундные лазеры, способные генерировать сверхкороткие импульсы.

Однако использование фемтосекундных лазеров сопряжено с рядом проблем. Во-первых, они обладают высокой мощностью из-за чего могут повреждать исследуемый объект, а во-вторых, стоимость этих лазеров высока. Для решения обеих проблем ученые разработали схему, позволяющую исследовать образцы одиночными фотонами, производимые обыкновенными лазерами. На основе разработанной схемы исследователи собрали экспериментальную установку.

Созданная установка представляет собой интерферометр простейшей схемы, позволяющей изучать интерференцию света. В собранной схеме на пути лазера расположен нелинейный кристалл, в котором рождаются пары перепутанных фотонов, разлетающихся под определенным углом. Явление квантовой перепутанности возникает в двух или более частицах, которые можно разнести на сколь угодно далекие расстояния, но при этом они продолжают «чувствовать» друг друга, то есть попытка измерить параметры одной частицы приводит к моментальному определению состояния другой.

«Благодаря нашей разработке мы можем без фемтосекундного лазера измерять фемтосекундные времена, используя одиночные фотоны», — пояснила соавтор статьи, аспирантка физического факультета МГУ Елизавета Мелик-Гайказян.

Внутри одного из «плеч» интерферометра устанавливается исследуемый образец, через него пропускаются фотоны, которые затем встречаются на оптическом делителе с фотонами, прошедшими сквозь второе «плечо». После светоделителя фотоны попадают на один из двух детекторов, которые реагируют на одиночные фотоны. Благодаря этому возможно построить схему совпадений: если оба фотона идут к одному детектору, это ноль совпадений, и одно совпадение, если они идут к разным датчикам. В момент, когда задержка между двумя плечами становится абсолютно одинаковой, возникает эффект квантовой интерференции: совпадения полностью пропадают, поскольку фотоны никогда не попадают на оба детектора одновременно.

В том случае, если на пути фотонов встречается исследуемый образец, происходят изменения в картине квантовой интерференции. В таком случае пришедшие к делителю пары запутанных фотонов становятся менее одинаковыми, чем в ситуации без образца. Из-за этого меняется статистика приема фотонов на двух детекторах, и по изменению этой статистики можно судить о характере взаимодействий в исследуемом веществе, например, оценить время перехода из возбужденного в невозбужденное состояние.

Для своей работы Мелик-Гайказян получила поддержку в рамках стипендиальной программы SIPGA, учрежденной Агентством по науке, технологиям и исследованиям (Agency for Science, Technology and Research, республика Сингапур). Ею была собрана экспериментальная установка, проведены измерения интерференционной картины при наличии и отсутствии исследуемого образца, получены экспериментальные данные и проведен их анализ.

Разработанный метод ученые испытали и проверили на двух образцах: на кристалле Nd:YAG (алюмо-иттриевый гранат с неодимом) и матрице диэлектрических наночастиц.

«Новый метод анализа неизвестных веществ может найти применение в химии, биологии, материаловедении, — рассказала Елизавета Мелик-Гайказян. — Кроме того, он может пригодиться при создании квантового компьютера и для понимания того, как использовать квантовый свет в информационных технологиях».

 

Фото: Интерферометр, разработанный в МГУ

Добавьте свой комментарий

Plain text

  • Переносы строк и абзацы формируются автоматически
  • Разрешённые HTML-теги: <p> <br>
LiveJournal
Регистрация

Другие статьи в этой рубрике

Графен в медицине

Ксения Рыкова для ПостНауки

Астрономы поймали длинный гамма-всплеск от взрыва далекой сверхновой

Астрономы смогли достоверно обнаружить новую пару сверхновая—гамма-всплеск в далекой галактике. Подобные открытия позволяют понять связь между этими катаклизмами и более детально разобраться в механизмах генерации гамма-всплесков.

Взрыв сверхновой разложили на этапы

Сверхновые звёзды — основной источник элементов жизни во Вселенной. Существование человечества и всего живого стало возможно благодаря тем химическим элементам, которые были получены в результате взрыва сверхновых звёзд.

Новости в фейсбук

Случайные статьи

В Иваново показали коллекцию одежды в честь 150-летия Таблицы Менделеева

В Иваново показали коллекцию одежды в честь 150-летия Таблицы Менделеева

 

Учёные МГУ описали новый вид лягушек из эльфийских лесов Вьетнама

Предел Чандрасекара

Как и всё во Вселенной, звезды рождаются, живут и умирают в свой срок. В зависимости от массы звезды, она заканчивает свой жизненный путь или огненной вспышкой сверхновой или тихим угасанием в виде белого карлика.

Чистая энергетика - утопия?

Ветер, солнце и вода – наши лучшие друзья. Этот слоган подходит не только физкультурниками но и поборникам возобновляемой – солнечной, ветровой и волновой энергетики. Однако недавно оказалось, что не такая уж она и возобновляемая.

Как цветы обманывают пчел: опыление не то, чем кажется. Отрывок из книги "Жужжащие"