Еще до недавнего времени считалось, что квантовая теория определяет абсолютные пределы познания и быстрого технологического прогресса. Однако на сегодняшний день она служит весьма мощным инструментом для расширения вычислительных возможностей компьютеров и потенциала человеческого разума. В уже далеком для нас конце XIX века неизвестный художник изобразил путешественника, достигшего горизонта, где небо сливается с землей. Стоя на коленях перед стилизованным пейзажем, он головой пробивает небесную твердь, стремясь постичь неизведанное. Эта гравюра, известная как “Гравюра Фламмариона”, символизирует стремление человека к познанию. Данная визуальная метафора допускает две равные трактовки, отражающие противоположные концепции знания. Изображенный на гравюре барьер может интерпретироваться либо как воображаемое препятствие, которое наука способна преодолеть, либо как реальный предел, доступный лишь для нашего воображения.
Иллюстрация: Wenhai Xie et al. / Physical Review Letters. Китайские физики недавно провели детальное исследование туннельной фотоионизации молекулы азота с помощью метода фотоэлектронной голографии. Целью исследования было получение информации о локализации электрона в молекуле, откуда он преодолевает потенциальный барьер. Было установлено, что для одной молекулы азота, ориентированной вдоль поляризации мощного лазерного излучения, точка выхода электрона расположена на расстоянии 95±21 пикометров от центра молекулы. Результаты исследования опубликованы в журнале Physical Review Letters. Данное исследование имеет важное значение для понимания процесса фотоионизации, который претерпел значительные изменения с момента открытия и объяснения фотоэффекта. Прогресс в экспериментальной оптике, в частности доступ к мощным лазерам, позволил подтвердить гипотезу о существенных различиях в механизмах фотоионизации.
Иллюстрация: Asher Klug et al. / Advanced Photonics. Максимально быстрая передача данных посредством специальных лазерных лучей представляет собой перспективный метод связи для труднодоступных регионов. Однако явление атмосферной турбулентности препятствует ее повсеместному применению, приводя к серьезной потере информации и снижению скорости передачи. Группа южноафриканских физиков разработала алгоритм, позволяющий формировать конфигурации структурированного света, устойчивые к воздействию турбулентных потоков. Эти конфигурации могут быть использованы в качестве “алфавита” для обеспечения надежной передачи данных по воздуху. Ученые подтвердили эффективность нового метода посредством экспериментальных исследований, результаты которых опубликованы в журнале Advanced Photonics.
Иллюстрация: G. Enzian et al. / Physical Review Letters. Недавно физики продемонстрировали возможность контролируемого удаления так нахываемых фононов из резонатора путем применения лазерных фотонов. Данный метод позволил им просто осуществить томографию оставшихся фононов, что подтвердило их неклассическую статистику. Результаты этого исследования опубликованы в Physical Review Letters. С ростом числа частиц физические системы склонны переходить из квантового режима в классический. Граница этой трансформации индивидуальна для каждой системы. Ученые по всему миру ведут активные поиски способов сдвинуть эту границу как можно дальше. Итогом таких исследований станет наблюдение состояния квантовой суперпозиции макроскопического тела, что демонстрирует фундаментальные особенности квантовой механики. На данный момент физикам удалось добиться такого эффекта для объектов сравнительно небольшого размера, например, мембран толщиной 10 микрометров.
Иллюстрация: H. Liu et al. / Physical Review Letters. Китайские физики изложили в журнале Physical Review Letters результаты своего исследования, демонстрирующего возможность очень эффективного применения непрерывного лазерного излучения для упорядоченного разбиения струи жидкости на капли. Авторы работы объяснили этот наблюдаемый эффект усилением капиллярной волны определенной частоты с помощью положительной обратной связи, вызванной воздействием светового давления. Как известно, свет несет импульс, что приводит к возникновению сил при его отражении, преломлении или поглощении. Несмотря на то, что эти силы, обусловленные давлением излучения, весьма малы (несколько наноньютонов для мощности в один ватт), они оказываются достаточными для создания оптических пинцетов, лазерного охлаждения, солнечных парусов и манипуляций с каплями жидкости.
