Установлено: одиночные фотоны могут перемещаться со "сверхсветовой" скоростью [ Редагувати ]

Наблюдая пролет фотонов сквозь слои диэлектрика, исследователи из Объединенного квантового института (США) установили, что некоторые частицы преодолевают препятствие намного быстрее, чем аналогичную дистанцию в вакууме. Таким образом, было доказано, что время прохождения света сквозь сложные многослойные материалы может определяться не их толщиной, а тем, как расположены слои.

С помощью процесса параметрического рассеяния в нелинейном оптическом кристалле иодата лития LiIO3, получали идентичные пары фотонов, один из которых попадал в диэлектрик, а другой летел в вакууме. Для измерения задержек распространения света ученые использовали интерферометр. 30 чередующихся слоев диэлектрических материалов с разными показателями преломления (15 пленок диоксида титана TiO2 с показателем n = 2,19 и столько же слоев оксида гафния HfO2 с n = 1,97) служили препятствием на пути частиц. Толщина каждого слоя составляла 80 нм, на преодоление такой дистанции в материале фотон должен тратить примерно 0,585 фемтосекунды (10 в минус пятнадцатой степени секунды), а в вакууме - 0,300 фемтосекунды (фс).

В результате эксперимента установлено, что все 30 чередующихся слоев те немногие фотоны, которым удается добраться до противоположного конца препятствия, пролетают за 12,84 фс. Добавление одной пленки оксида гафния время прохождения непропорционально увеличивает это время, до 16,36 фс (дополнительная задержка, таким образом, составляет 3,52 фс). Однако, добавление пленки материала с несколько большим показателем преломления приводит к обратному эффекту: время падает сразу до 5,34 фс, что при толщине препятствия в 2,6 микрометров дает скорость в 4,87 на десять в восьмой степени метров в секунду.

В то же время, нельзя говорить о "сверхсветовой" скорости передачи информации в данном случае, поскольку противоположной стороны препятствия достигает лишь малая часть фотонов, а если бы до конца добирались все, детектор регистрировал бы "обычное" распределение задержек.

Вскоре журнал Optics Express опубликует полную версию отчета исследователей.