По словам ученых, особенность позволяет структурировать свет и тонко управлять характером его взаимодействий с материей

Физики из России открыли во время опытов с квазичастицами поляритонами и экситонами ранее неизвестный квантовый объект, представляющий собой набор из оптических вихрей, чьи свойства циклически меняются. Это открытие ускорит разработку квантовых криптографических систем, сообщила в среду пресс-служба "Сколтеха".

"Как сообщают авторы исследования, им удалось обнаружить четыре вихря в виде кластера и пронаблюдать периодические изменения их зарядов с интервалом в одну пятую наносекунды. Если кластеры и решетки из оптических вихрей удавалось наблюдать и ранее, то о таких быстрых изменениях зарядов сообщается впервые. Это открывает уникальные возможности для расширения полосы пропускания в волоконно-оптических линиях связи", - говорится в сообщении.

Оптический вихрь - поток света, фаза которого закручена по спирали вокруг оси распространения луча. У таких оптических структур есть заряд и несколько других свойств, определяющих характер движения света. Группа российских физиков под руководством профессора "Сколтеха" Павлоса Лагудакиса заинтересовалась тем, как ведут себя подобные структуры в так называемом поляритонном-экситонном конденсате.

Он представляет собой особую субстанцию, которая состоит из связанных друг с другом частиц света, электронов и "дыр", областей с положительным зарядом. В прошлом ученые считали, что они могут существовать лишь при температурах, близких к абсолютному нулю, однако российским физикам удалось несколько лет назад показать, что они могут возникать и при комнатной температуре, а также создать первый лазер на основе этой субстанции.

Исследователи обнаружили, что внутри поляритонного-экситонного конденсата могут возникать квантовые структуры, состоящие из связанных друг с другом оптических вихрей. Их свойства циклическим образом меняются в результате взаимодействий между этими структурами, с чем раньше физики никогда не сталкивались.

Особенность этих квантовых структур, как отмечают ученые, позволяет структурировать свет и тонко управлять характером его взаимодействий с материей. В перспективе это позволит ускорить работу систем связи за счет более плотной "упаковки" данных при их передаче через оптоволокно. Кроме того, соединенные оптические вихри можно применять для создания новых систем квантовой криптографии и оптических щипцов, способных захватывать и поворачивать частицы материи.