{"id":26813,"date":"2012-04-19T12:15:58","date_gmt":"2012-04-19T09:15:58","guid":{"rendered":"http:\/\/www.fyysika.ee\/uudised\/?p=26813"},"modified":"2012-04-23T11:39:10","modified_gmt":"2012-04-23T08:39:10","slug":"esimene-kiire-ja-kiirem","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.fyysika.ee\/?p=26813","title":{"rendered":"Esimene, kiire ja kiirem"},"content":{"rendered":"

PML\u2019i Kvantm\u00f5\u00f5tmise osakonna teadlased said esmakordselt valguse kiirust \u00fcletavad valgusimpulsid mittelineaar-optilise efekti – nelja laine segunemise (four-wave mixing) abil. Uurijad tekitasid kaks valgusimpulssi, mille tipud levivad kiiremini kui valgus vaakumis.<\/strong><\/p>\n

Laserijahutuse ja -l\u00f5ksustamise t\u00f6\u00f6r\u00fchma uurija Paul Lett<\/strong> koos kolleegidega tutvustab teadusajakirja Physical Review Letters<\/em> vastilmuvas numbris uut \u201ekiire valguse\u201c genereerimise meetodit. Selle abil said nad impulsi, mis l\u00e4bib 1,7 cm-se vahemaa kuni 50 nanosekundit kiiremini, kui sellel kuluks vaakumit l\u00e4bides, kirjutab Phys.org<\/a>.<\/p>\n

\"\"<\/a>

Joonis 1. Skemaatiline diagramm PML\u2019i Laserijahutuse ja -l\u00f5ksustamise t\u00f6\u00f6r\u00fchmas teostatud kiire valguse eksperimendist. Paremal \u00fcleval on n\u00e4idatud rubiidiumi aatomi energiatasemed, mis olid eksperimendi jaoks olulised. Vasakul all on esitatud sageduste lahkuh\u00e4\u00e4lestuse ja v\u00f5imenduse vahekord. Pilt: Phys.org<\/p><\/div>\n

Uurimust\u00f6\u00f6 tulemustel v\u00f5ib olla oluline m\u00f5ju optilistele kommunikatsioonis\u00fcsteemidele, mille signaalikvaliteeti v\u00f5ib saada parendada impulsi kiirendamise v\u00f5i aeglustamisega. Lisaks annab \u201eiduimpulsside\u201c ja konjugeeritud e. p\u00f6\u00f6rdimpulsside vaheliste korrelatsioonide uurimine p\u00f5hilisi teadmisi kvantsidususest ning v\u00f5ib endaga kaasa tuua v\u00f5imalikke rakendusi tuleviku kvant-infot\u00f6\u00f6tluses.<\/p>\n

Mitmed valgusest kiiremate impulsside tekitamise meetodid tuginevad eri lainepikkusega valgusest koosneva impulsi saatmisel l\u00e4bi mittelineaarse v\u00f5imenduskeskkonna. Selle keskkonna dispersiooniomadused (see t\u00e4hendab, kuidas keskkond muudab seal levivate lainete faasikiirust) p\u00f5hjustavad impulsi eri lainepikkustega komponentide ajalise nihke nii, et impulsi tippu nihutatakse ettepoole, mis tekitab tervele lainegrupile n\u00e4iva valguse kiirusest suurema kiiruse. On v\u00f5imalik saada vastupidiselt ka \u201eaeglase valguse\u201c impulsse tingimuste \u00fcmberkohandamisega nii, et impulsi tippu nihutatakse tahapoole.<\/p>\n

PML\u2019i nelja laine segunemise katses (vt Joonis 1) saadavad uurijad koos pumpava laserikiirega sellest erineva sagedusega idu-kiire impulsse kuumutatavasse kambrisse, mis sisaldab v\u00f5imenduskeskkonda, atomaarse rubiidiumi auru. Keskkonnas v\u00f5imendatakse iduimpulssi ja selle tippu nihutatakse ettepoole nii, et tulemusena impulss justkui liigub valguse kiirusest kiiremini. \u00a0Keskkonnas levivate valgusv\u00e4ljade vastasm\u00f5ju tulemusel tekib lisaks niinimetatud konjugeeritud valgusv\u00e4li e. \u201ep\u00f6\u00f6rdimpulss\u201c. See impulss on nime saanud oma matemaatilise suhte t\u00f5ttu \u201eiduga\u201c. Teadlased avastasid, et ka selle tipp v\u00f5ib liikuda kiiremini kui muundamata v\u00f5rdlusimpulss liiguks vaakumis. Samuti v\u00f5ib seda h\u00e4\u00e4lestada aeglasemalt liikuma.<\/p>\n

\"\"<\/a>

Joonis 2. Kiire valguse tekitamiseks kasutati eelmistes eksperimentides v\u00f5imendusspektri kaksikpiike (a), millele vastavais murdumisn\u00e4itaja sageduss\u00f5ltuvuses on ulatuslik punasega m\u00e4rgitud lineaarse dispersiooni piirkond. NISTi eksperimendis kasutati v\u00f5imendusspektri \u00fcksikpiigi k\u00fclgi (b), millele vastava dispersioonik\u00f5vera punasega m\u00e4rgitud piirkond toodaks kiiret valgust ning mustaga r\u00f5hutatud piirkond toodaks aeglast valgust. Pilt: Phys.org <\/p><\/div>\n

Joonisel 2a on n\u00e4idatud keskkonna v\u00f5imendusteguri ja vastava murdumisn\u00e4itaja sageduss\u00f5ltuvust graafiliselt. Spektrijoone e. piigi negatiivse kallakuga alad vastavad tingimustele, mil impulsi erineva sagedusega koostisosad \u201en\u00e4evad\u201c erinevat muutust murdumisn\u00e4itajas, kui impulss l\u00e4bib keskkonda. See p\u00f5hjustab impulsi saeduskomponentide omavahelist \u00fcmberfaseerumist ja seel\u00e4bi impulsi tipu \u00a0moodustumist eespool kohast, kus see oleks pidanud olema. Uurijad on v\u00f5imelised tekitama seesugust dispersiooni, \u201epumbates\u201c v\u00f5imenduskeskkonda \u00f5igete sagedustega. Letti s\u00f5nul on selle meetodi probleemiks asjaolu, et v\u00f5imenduspiigid on tihti teineteisest nii kaugel, et murdumisn\u00e4itaja k\u00f5vera kallak nende vahel pole kuigi j\u00e4rsk. Seet\u00f5ttu pole ka tulemuseks saadav valgusimpulsi maksimumi liikumine normaalsest kuigiv\u00f5rd kiirem.<\/p>\n

Selle asemel kasutasid uurijad Ryan Glasser<\/strong> ja Ulrich Vogl<\/strong> meetodit, mis on sarnasem aeglase valguse genereerimiseks kasutatavale (n\u00e4idatud joonisel 2b).\u00a0Eraldiseisva \u00fcksiku v\u00f5imendusteguri piigi vasakule k\u00fcljele vastab tugeva negatiivse kallakuga dispersioon kitsa sagedusala keskel. Selle t\u00f5ttu \u00a0sinna alasse h\u00e4\u00e4lestatud sagedusribaga impulss aeglustub. H\u00e4\u00e4lestades aga laseri sageduse v\u00f5imenduse haripunktist \u00a0veidi paremale, olid teadlased v\u00f5imelised \u00e4ra kasutama \u00a0teistsugusele dispersioonik\u00f5vera osale, millel on j\u00e4rsk positiivne\u00a0kallak. See \u00a0viib taas kiirevalguse tekkele aeglase valguse asemel. Kuna see kallak on j\u00e4rsem kui v\u00f5imendusteguri kaksikpiigi vahel, on impulsside kiiruse muutus siin suurem.<\/p>\n

\"\"<\/a>

Joonis 3. Eelnev uurimust\u00f6\u00f6 kvantinformatsiooni kirjutamisega valguskiirde n\u00e4itas, kuidas kassi n\u00e4o kujutist, mis tekkis valguse saatmisel l\u00e4bi maski, oleks v\u00f5imalik edasi saata. Selle tulemuseks oleks korrelatsioonis olevad p\u00f5imunud footonitega kujutised. Nelja laine segunemine v\u00f5imendab esialgset pilti ja genereerib teise, millel lokaalne intensiivsus ja faas korreleeruvad esimese pildiga. Pilt: Phys.org<\/p><\/div>\n

Kommunikatsiooniuurijad pakkusid v\u00e4lja, et aeglane valgus v\u00f5ib k\u00e4ituda kontrollitava viivisliinina v\u00f5i salvestuskeskkonnana kvantinformatsiooni kandva valguse jaoks. Teise v\u00f5imalusena v\u00f5ib Letti r\u00fchma poolt vaadeldud kiire\u00a0konjugeeritud valgusimpulss olla kvantinformatsiooni registreerimismeetodite edendajaks, kui kiire valgus peaks sisaldama kvantsidusust\u00a0s\u00e4ilitama kvant-koherentsust. (NISTi teadlased r\u00f5hutasid, et ehkki informatsiooni detekteerimist oleks niimoodi v\u00f5imalik parendada, ei saaks informatsioon levida valguse kiirusest (vaakumis) kiiremini ja j\u00e4relikult nendes eksperimentides ei rikutud selliseid f\u00fc\u00fcsika alusprintsiipe nagu p\u00f5hjuslikkus erirelatiivsusteoorias.)<\/p>\n

Uurimisr\u00fchm on juba demonstreerinud pildi \u00fclekannet, suunates idukiirekimbu l\u00e4bi maski enne kui see katsekambrisse suunati. (Vt. joonis 3.) Uues uurimusess levib kujund kanbri\u00f5\u00f5nsuses kiiremini kui etalonpilt, kuid see moondub ruumis ja ajas. Lett p\u00f5hjendab moondumist muutustega idukiire intensiivsuses ja auru\u00f5\u00f5nsuses endas. \u201eErinevates pildi piirkondades on n\u00e4ha erinevust valguse edenemises,\u201c s\u00f5nas ta.<\/p>\n

\u00dcheks v\u00f5imalikuks viisiks, kuidas konjugeeritud kujutist parendada, on v\u00e4hendada auru\u00f5\u00f5nsuses olevat temperatuuri eba\u00fchtlust. Lett ja Glasser arvavad aga, et selle moondumise v\u00f5iks eemaldada pumpava laseri v\u00f5imsuse t\u00f5stmine ja \u00fchtlasema valguskiire loomine.<\/p>\n

Lisaks peavad teadlased kindlaks tegema, kuiv\u00f5rd kahjustab eksperimendiseade ise valguses oleva informatsiooni kvaliteeti. K\u00f5rge ja madala sagedusega idukiire spektraalkomponendid j\u00e4\u00e4vad kiiret valgust andvast \u00a0sagedusvahemikust v\u00e4lja, nagu n\u00e4ha joonisel 2, ja moondavad impulsse. See t\u00e4hendab, et uurijad peavad seadma tingimuse, otsustamaks, millal j\u00f5udis impulssi sisaldav informatsioon nende detektorini. Nad pakkusid lahendusena v\u00e4lja sujuva kujuga impulsside kasutamise, mille spekter on piisavalt kitsas, mahtumaks eelpool mainitud spektripiirkonda, kuid samas j\u00e4lgides ka pildis sisalduva ruumilise informatsiooni signaal-m\u00fcra suhet. Lett on tulemuse suhtes endiselt lootusrikas: \u201eMe v\u00f5ime j\u00e4lgida, et see suhe oleks piisavalt hea ja \u00fchtlasi t\u00f5deda, et me v\u00f5ime l\u00fckata informatsiooni lugemist ettepoole ja \u00f6elda, et reaalse detektori ja reaalsete impulsside korral oleme v\u00f5imelised registreerima informatsiooni saabumist varem.\u201c<\/p>\n

Peamiseks v\u00e4ljakutseks, mis eksperimendi k\u00e4igus ette tuli, oli pumpava laseri sageduse stabiilsus. Glasseri s\u00f5nul oli neil raskusi \u201elaseri kohendamisel, et see korralikult k\u00e4ituks ja oleks \u00fchemoodiline \u00fcle meid huvitavate sageduste vahemiku. See oli t\u00f5en\u00e4oliselt k\u00f5ige masendavam aspekt.\u201c Lisaks polnud teadlased neil sagedustel v\u00f5imelised leidma kaubanduslikult k\u00e4ttesaadavat lasers\u00fcsteemi, mis andnuks vajaliku optilise v\u00f5imsuse.<\/p>\n

\u00dcks kohene rakendus, mida meeskond sooviks selle s\u00fcsteemi jaoks uurida, on kvant-vastuolu. Matemaatiliselt defineerib kvant-vastuolu kvantinformatsiooni, mida kannavad kaks korrelatsioonis olevat s\u00fcsteemi, mis k\u00e4esoleval juhul on idu- ja konjugeeritud impulss. On v\u00f5imalik, et valguse kiirendamine v\u00f5i aeglustamine tooks s\u00fcsteemi m\u00fcra, mis h\u00e4vitaks kahe s\u00fcsteemi p\u00f5imituseks vajalikukvant-koherentsi. Kiirete kiirte ja tugikiirte vahelise kvant-ebak\u00f5la m\u00f5\u00f5tmisega loodab uurijate meeskond m\u00e4\u00e4rata, kui kasulik oleks kiire valgus kvantinformatsiooni edastamisel ja t\u00f6\u00f6tlemisel.<\/p>\n

Allikas<\/a><\/p>\n

Teadusartikkel: \u201eStimulated generation of superluminal light pulses via four-wave mixing<\/a>\u201c<\/p>\n

T\u00f5lke korrektsusele aitas kaasa akadeemik Peeter Saari<\/strong>.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

PML\u2019i Kvantm\u00f5\u00f5tmise osakonna teadlased said esmakordselt valguse kiirust \u00fcletavad valgusimpulsid mittelineaar-optilise efekti – nelja laine segunemise (four-wave mixing) abil. Uurijad tekitasid kaks valgusimpulssi, mille tipud levivad kiiremini kui valgus vaakumis. Laserijahutuse ja -l\u00f5ksustamise t\u00f6\u00f6r\u00fchma uurija Paul Lett koos kolleegidega tutvustab teadusajakirja Physical Review Letters vastilmuvas numbris uut \u201ekiire valguse\u201c genereerimise meetodit. Selle abil said nad […]<\/p>\n","protected":false},"author":448,"featured_media":26815,"comment_status":"open","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_genesis_hide_title":false,"_genesis_hide_breadcrumbs":false,"_genesis_hide_singular_image":false,"_genesis_hide_footer_widgets":false,"_genesis_custom_body_class":"","_genesis_custom_post_class":"","_genesis_layout":"","footnotes":""},"categories":[16],"tags":[137],"class_list":{"0":"post-26813","1":"post","2":"type-post","3":"status-publish","4":"format-standard","5":"has-post-thumbnail","7":"category-teadusuudis","8":"tag-kvantnahtused","9":"entry"},"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/26813","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/users\/448"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcomments&post=26813"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/26813\/revisions"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/media\/26815"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fmedia&parent=26813"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcategories&post=26813"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Ftags&post=26813"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}