Бесзеркальный лазер: физики предлагают новый источник света
Физики из Университета Инсбрука и Гарвардского университета предложили принципиально новый способ генерации лазерного света: лазер без зеркал. Их исследование, опубликованное в Physical Review Letters, показывает, что квантовые излучатели, расположенные на субволновых расстояниях, могут конструктивно синхронизировать своё излучение фотонов для создания яркого, очень узкополосного светового луча даже в отсутствие какой-либо оптической полости.
В обычных лазерах зеркала необходимы для отражения света туда и обратно, стимулируя когерентное излучение от возбуждённых атомов или молекул и, таким образом, усиливая свет. Но в новой «бесзеркальной» концепции атомы взаимодействуют напрямую через свои собственные электромагнитные дипольные поля, учитывая, что межатомное расстояние меньше длины волны излучаемого света. Когда система накачивается достаточной энергией, эти взаимодействия заставляют излучатели синхронизироваться и излучать коллективно — явление, называемое супрарадиантным излучением.
Команда под руководством Хельмута Ритча обнаружила, что эта коллективная эмиссия генерирует свет, который является одновременно высоконаправленным и спектрально чистым, с одной узкой спектральной линией, в случаях, когда только часть излучателей возбуждена лазером, а остальные атомы остаются не накачанными.
Электрические сигналы раскрывают магнитные спиновые волны, намекая на более быстрые вычисления
Сегодняшние компьютеры хранят информацию на магнитных жёстких дисках, сохраняя файлы в безопасности даже при выключенном устройстве. Но для запуска программ и обработки информации компьютеры полагаются на электричество. Каждый расчёт требует передачи информации между электрическими и магнитными системами. Это «туда-обратно» является основным узким местом в скорости современных вычислений.
Устройства, которые интегрируют магнитные компоненты непосредственно в вычислительную логику, устранят это ограничение и позволят компьютерам работать быстрее и эффективнее. Новое теоретическое исследование, проведённое инженерами из Университета Делавэра, показывает, что магноны, тип магнитной спиновой волны, могут генерировать обнаруживаемые электрические сигналы.
Топологический изолятор поддерживает эффект квантового спинового Холла при более высоких температурах
Топологические изоляторы могут стать основой для революционных электронных компонентов. Однако, поскольку они обычно функционируют только при очень низких температурах, их практическое применение было сильно ограничено. Исследователи из Университета Вюрцбурга разработали топологический изолятор, который также работает при более высоких температурах. Их результаты опубликованы в Science Advances.
Топологический изолятор можно представить как материал, который является идеальным изолятором внутри — он не проводит электричество там. Однако на его краях он ведёт себя как «электронный автобан» с почти нулевыми потерями.
Ядерные часы позволяют беспрецедентное исследование стабильности постоянной тонкой структуры
В 2024 году TU Wien представила в мире первые ядерные часы. Теперь продемонстрировано, что технология может быть использована для исследования нерешённых вопросов фундаментальной физики. Атомные ядра тория могут быть использованы для очень точных измерений. Это было подозреваемо десятилетиями, и поиск подходящих состояний атомного ядра шёл по всему миру.
Когда атомное ядро тория переходит между различными состояниями, оно слегка изменяет свою эллиптическую форму. Это также изменяет распределение протонов в ядре, что, в свою очередь, изменяет его электрическое поле. Это можно измерить настолько точно, что это позволяет лучше исследовать постоянную тонкой структуры, одну из самых важных естественных констант в физике.
Распределённая квантовая сенсорная сеть достигает сверхвысокого разрешения вблизи предела Гейзенберга
Точная метрология составляет фундаментальную основу для передовой науки и техники, включая биоизображения, диагностику дефектов полупроводников и наблюдения космического телескопа. Однако технологии датчиков, используемые в метрологии, до сих пор сталкивались с физическим барьером, известным как стандартный квантовый предел.
Обещание превзойти этот предел — распределённый квантовый датчик — технология, которая связывает несколько пространственно разделённых датчиков в единую крупномасштабную квантовую систему, тем самым обеспечивая высокоточные измерения.
Исследовательская группа доктора Хьян-Таг Лима в Центре квантовых технологий Корейского института науки и технологий (KIST) продемонстрировала первую в мире сеть распределённых квантовых датчиков со сверхвысоким разрешением.
Математическое доказательство объединяет два загадочных явления в физике спиновых стёкол
Фундаментальная связь между двумя противоречивыми явлениями в спиновых стёклах — возвращением и температурным хаосом — была впервые математически доказана. Исследователи из Science Tokyo и Университета Тохоку предоставили первое строгое доказательство того, что возвращение подразумевает температурный хаос.
Спиновые стёкла — это магнитные материалы, в которых атомные «спины», или крошечные магнитные моменты, указывают в случайных направлениях, а не выстраиваются аккуратно, как в обычном магните. Эти неупорядоченные спины могут оставаться стабильными в течение чрезвычайно длительных периодов времени, возможно, даже бесконечно.