ИСТРАЖИВАЊА: Нов рад о одбојној интеракцији фотона

У угледном часопису Nature Physics почетком јуна објављен је рад под називом Repulsive photons in a quantum nonlinear medium, чији је један од аутора др Бранислав Јеленковић, истраживач са Института за физику у Београду. Поред др Јеленовића, аутори рада су истраживачи са Масачусетског технолошког института и Универзитета Харвард.

У овом раду демонстрирана је контрола јаке интеракција фотона, и одбојна и привлачна, што може имати велики значај за квантну физику. Како фотони пролазе једни поред других не остварајући готово никакве интеракције, физичарима су потребне технике да ова сићушна и неприметна привлачења и одбијања појачају.

До сада је било познато, пре свега захваљујући раду групе Мартина Вејца објављеном 2010. године, да је могуће осварити привлачне интеракције међу фотонима. Међутим, одбојне су и даље представљале изазов. У новом раду тим са MIT и Харварда у ком је и наш истраживач др Јеленковић, показао је да је могуће остварити обе врсте интеракција фотона преко прецизне контроле интеркације фотона и Ридбергових атома.

Према речима др Бранислава Јеленковића, такве интеракције између појединачних фотона демонстриране су преко корелационих функција два и три фотона. „За ове интеракције је неопходна нелинеарна средина коју је у овом случају одиграо охлађени густ облак Ридбергових атома рубидијума“, каже др Јеленковић објашњавајући да је за успех експеримента значајна сложена атомска шема са две везане EIT резонанце, коју проучава са својим колегама из Центра за фотонику.

Експеримент је вршен у лабораторији др Владана Вулетића, професора на MIT,  а први аутор рада је његов докотранд Серђо Канту, за чију тезу основу чини управо недавно објављен рад. Професор Вулетић и професор Михаил Лукин са Универзитета Харвард дуго сарађују у области квантне оптике ултра хладних атома и део су Центра за ултра хладне атоме, који су основали професори из њихових научних установа. Са тимом др Вулетића годинама сарађује и Институт за физику у Београду, а пре свега др Јеленковић који је био најчешћи гост лабораторија на MIT и који је 2017. године радио на изради поменутог експеримента и тестовима његових делова, а затим наредне године и на самим мерењима.

Новим експериментом је добије једнодимензионални низ интерагујућих атома, али успех отвара могућност да се у будућности реализују и вишедимензионални фотонски кристали. Како би тако нешто било могуће, потребно је превазићи велики број изазова, а између осталог је потребна додатна контрола интеракције. Међутим, најновији успех чини читаву идеју о фотонским кристалима, према речима др Јеленковића, разумљивијом, а уколико буде реализована, имаће значајне примене у квантној информатици и квантној метеорологији.

Оригинални рад у часопису Nature Physics: Repulsive photons in a quantum nonlinear medium