Физики создали устройство для хранения света

   Свет сложно назвать материальным, кроме того, он распространяется с очень большой скоростью. Тем не менее, можно "поймать" свет в ловушку, заключить его в очень небольшое пространство, микроскопический контейнер с отражающими стенками. Свет будет непрерывно отражаться от стенок и не сможет "убежать". Создатели назвали эту микроёмкость для света микрорезонатором. Микрорезонаторы могут найти применение во всех областях, где необходимо расширить и изучить взаимодействие света и обычной материи. Например, микрорезонатор можно использовать для дальнейшего усовершенствования лазерного диода, который несколько десятков лет назад произвёл переворот в телекоммуникациях и оптических носителях данных.

   Благодаря высокой скорости света, который всего за одну секунду проходит расстояние, превышающее семь окружностей Земли, количество отражений в секунду внутри микрорезонатора доходит до нескольких триллионов. Если при этом свет необходимо поймать всего лишь на одну миллионную часть секунды, то при каждой поимке свет успеет отразиться миллионы раз, то есть даже при очень небольших потерях за каждый цикл микрорезонатор не сможет работать, он растеряет весь свет. Обычные зеркала, сделанные на основе металлов, при каждом отражении теряют до нескольких процентов, и, таким образом, не подходят для создания микрорезонаторов.

   Ещё одним отличительным свойством микрорезонатора является его точная настройка на определённую длину волны. Натянутая струна конкретной длины может вибрировать только на определённых частотах. Точно также от размеров микрорезонатора зависит, какую длину волны, то есть какой цвет, он может хранить. Если, например, попытаться использовать в качестве источника света лазер, свет которого имеет вполне конкретную длину волны из-за использования конкретных возбуждённых атомов, то необходимо точно настроить микрорезонатор на хранение соответствующей световой волны. Отсутствие возможности такой настройки микрорезонатора является большим препятствием для его более активного использования.

   В Университете Йоханнеса Гутенберга в Майнце (Johannes Gutenberg University Mainz), Германия, группа физиков под руководством профессора Арно Раушенбетеля (Arno Rauschenbeutel) впервые создала микрорезонатор, имеющий все необходимые свойства, то есть способный достаточно длительное время хранить свет, имеющий малый объём и работающий с практически произвольными частотами света. Учёные сообщили, что для создания микрорезонатора достаточно нагреть и растянуть обычное стекловолокно так, чтобы его диаметр был примерно вдвое меньше диаметра человеческого волоса, а затем с помощью лазера создать утолщение. Внутри этого утолщения свет постоянно отражается от поверхности волокна и поэтому двигается внутри волокна по спирали. При этом свет не может убежать вдоль волокна, так как его диаметр уменьшается по обеим сторонам утолщения. Этот тип микрорезонатора иногда называют "бутылочным". Аналогичный резонатор для конкретных длин волн можно получить, сделав торцевые поверхности кусочка стекловолокна идеально отражающими.

   Благодаря своим исключительным характеристикам и простой конструкции, а также использованию уже освоенной стекло-волоконной техники, бутылочные микрорезонаторы могут использоваться в самых различных областях. "В Университете Майнца мы стремимся использовать этот новый многофункциональный микрорезонатор для соединения миниатюрных световых полей, состоящих из одиночных фотонов от одного атома," ─ объясняет профессор Раушенбетель. ─ "Если это удастся, то можно было бы реализовать, например, стеклянные волокна на основе квантового взаимодействия света и вещества." Это будет важным вкладом в развитие коммуникаций и в создание квантового компьютера.