Ameerika Ühendriikide Standardite ja Tehnoloogia Riikliku Instituudi (National Institute of Standards and Technology ehk NIST) teadlased töötasid välja uue viisi ,,superluminaalsete” valgusimpulsside genereerimiseks – mingis mõttes liiguvad need impulsid valguse kiirusest kiiremini. Antud meetod, mida nimetatakse nelja laine kombineerimiseks (four-wave mixing), moonutab valgusimpulside kindlaid osi ning liigutab neid edasi sinna, kus need oleks olnud, kui nad oleksid liikunud mõjutamata läbi vaakumi. Seda meetodit saaks kasutada sidesignaalide ajastuse parandamiseks ning ka kvantkorrelatsioonide levimise uurimiseks.
Nelja laine kombineerimisel saadetakse algimpulsid soojendatud rakukesse, milles on aatomiline rubiidiumi aur ning erineva sagedusega ,,pumpavad" kiired. Aur kiirendab impulsse ning kallutab selle tippu edasi, muutes väljuva valguskiire superluminaalseks. Pilt: NIST
Einsteini erirelatiivsusteooria kohaselt on vaakumis liikuva valguse kiirus ka üldiseks kiiruspiiranguks. Informatsioon ei saa valgusest kiiremini liikuda, kirjutab ScienceDaily.com.
Siiski leidub aga viis sellest mööda hiilida. Lühikese valgusimpulsi jõudmist sihtpunkti saab (tavaliselt) kirjeldada statistikast tuntud kellukese kujulise sümmeetrilise kõvera abil. Selle kõvera juhtiv serv ei saa valguse kiirust ületada, kuid kõvera ülemist osa ehk impulsi tippu saab nii edasi kui ka tagasi kallutada, mistõttu see saabub sihtpunkti tavalisest kas varem või hiljem.
Hiljutistes eksperimentides on ,,informeerimata” superluminaalseid impulsse genereeritud nii, et impulsi juhtivat serva on võimendatud ning selle tagumist serva kas nõrgendatud või see hoopiski eemaldatud. See meetod tekitab aga suurel hulgal müra ilma suure kasvuta laine kiiruses. Nelja laine kombineerimine annab aga puhtamad impulsid ning suurema kiiruskasvu tänu impulsis sisalduvate valguslainete faaside muutmisele.
Nelja laine kombineerimise meetodis saadavad teadlased 200 nanosekundi pikkused laservalguse algimpulsid soojendatud rakukesse, mis sisaldab aatomilist rubiidiumi auru ning nn pumpavat kiirt, mille sagedus erineb algimpulsside omast. Rubiidiumi aur võimendab algimpulsse ning nihutab neid iseloomustavate kõverate tippu edasi, mistõttu need muutuvad superluminaalseteks. Samal ajal reageerivad ,,pumpavate” kiirte elektronid auruga, et tekitada teine impulss, mida nimetatakse kaasimpulsiks. Ka selle tipp võib liikuda kas valgusest kiiremini või aeglasemalt, sõltudes laseri tööseadistusest ning selle sees olevatest tingimustest.
Eksperimendis saabusid impulsside tipud sihtmärgini 50 nanosekundit kiiremini kui vaakumis liikuv valguslaine.
Üheks esimeseks rakenduseks, mida teadlased uurida soovivad, on kvantvastuolu (ingl k quantum discord). Kvantvastuolu defineerib matemaatiliselt kahe seotud süsteemi, antud juhul alg- ning kaasimpulsside vahelist kvantinformatsiooni jagamist. Mõõtes kiirete kiirte ning etalonkiirte kvantvastuolu, loodavad teadlased määrata kindlaks, kui kasulik see kiire valgus kvantinformatsiooni edastamisel ja töötlemisel oleks.
Leave a Reply