В ИТМО придумали новый способ закручивать атомы

Учёные ИТМО выяснили, что атом «перенимает» закрученную структуру при поглощении закрученного света. Это открытие можно использовать, чтобы проще и быстрее закручивать частицы и атомы при помощи лазера. Предложенная модель поможет лучше понять физику взаимодействия структурированного света и сложных квантовых систем, а также пригодится в микроскопии, квантовой томографии, квантовых вычислениях и телекоммуникации. Результаты работы опубликованы в журнале Physical Review. Исследование поддержано грантом Российского научного фонда.

Закрученные частицы отличаются от обычных тем, что форма их волнового фронта напоминает винт мясорубки или спираль штопора. Они перспективны для анализа структуры материалов в электронной микроскопии и передачи информации.

Обычно закрученную структуру частицам придают с помощью специальных дифракционных решёток, через которые пропускают поток частиц. Сложность этого метода в том, что с увеличением энергии частиц размер такой решётки (её период) становится очень маленьким и её практически невозможно изготовить. Поэтому дифракционный метод трудно реализовать на современных ускорителях частиц и ионов.

В ИТМО придумали принципиально новый способ, как проще и быстрее придавать закрученную структуру атомам. Для этого учёные рассчитали, как волновая функция фотона (то есть её закрученная структура) взаимодействует с электроном в водородоподобном атоме: оказалось, при поглощении такого фотона атом перенимает его закрученную структуру.

«Поскольку квантовое состояние света — это некоторая информация, то при любом взаимодействии света без потерь с некой системой эта информация должна сохраниться. Мы выяснили, что если передача этой информации невозможна электрону напрямую, то почти вся информация, которая была