φωτόνια

Κινέζοι ερευνητές αξιοποιώντας την κβαντομηχανική πέτυχαν το «κβαντικό πλεονέκτημα» στους υπολογιστές πετώντας το γάντι στη Google

Το φως του Ήλιου είναι κάπως σαν το μαχαίρι. Μπορείς να σκοτώσεις αλλά και να κόψεις ψωμί με αυτό

Πρόκειται για ακτίνες γάμμα με ενέργειες έως 450 τρισεκατομμύρια ηλεκτρονιοβόλτ (TeV), με προέλευση το θεαματικό Νεφέλωμα του Καρκίνου, το απομεινάρι μιας αστρικής έκρηξης, η οποία είχε παρατηρηθεί από κινέζους αστρονόμους πριν από σχεδόν 1.000 χρόνια

Λίγους μήνες μετά την εκτόξευσή του, ο πρώτος κβαντικός δορυφόρος του κόσμου, μια μεγάλη επιτυχία της Κίνας, πέτυχε ρεκόρ απόστασης στη μετάδοση κβαντικών δεδομένων, ανοίγοντας έτσι το δρόμο για απαραβίαστες επικοινωνίες μέσω Διαδικτύου.

Η Κίνα έγινε την Τρίτη η πρώτη χώρα του κόσμου που εκτοξεύει πειραματικό δορυφόρο κβαντικών επικοινωνιών, φέρνοντας ένα βήμα πιο κοντά το λεγόμενο κβαντικό Internet.

Η μελέτη ήρθε την κατάλληλη στιγμή, εν μέσω διακοπών: την ώρα που λιάζεστε στην παραλία, ένα εξάκις εκατομμύρια φωτόνια λούζουν το δέρμα σας κάθε δευτερόλεπτο. Και κάποια από αυτά έρχονται από πολύ μακριά, πέρα κι από τον ίδιο τον Γαλαξία μας.

Σε μια προσπάθεια να προσδιορίσουν το όριο της ανθρώπινης όρασης, φυσικοί στις ΗΠΑ ζήτησαν από εθελοντές να καθίσουν στο απόλυτο σκοτάδι, απέναντι από μια συσκευή που έστελνε στα μάτια τους μεμονωμένα φωτόνια. Τα αποτελέσματα υποδεικνύουν ότι η ανθρώπινη όραση συναγωνίζεται τους καλύτερους οπτικούς ανιχνευτές, και δεν αποκλείεται να αντιλαμβάνεται ακόμα και κβαντικά οπτικά φαινόμενα.

Τα ανθρώπινα  μάτια μπορούν να βλέπουν λάμψεις αποτελούμενες από μόλις τρία φωτόνια, αναφέρουν κβαντικοί φυσικοί στις ΗΠΑ. Πιστεύουν μάλιστα ότι η όραση μπορεί να είναι ακόμα πιο ευαίσθητη, και δεν αποκλείεται να καταγράφει τα αλλόκοτα κβαντικά φαινόμενα του φωτός.

Ομάδα ολλανδών επιστημόνων ανακοίνωσε ότι ανέπτυξε ένα σύστημα πιστοποίησης της αυθεντικότητας των πιστωτικών καρτών το οποίο είναι απαραβίαστο χάρη στις... άστατες κβαντικές ιδιότητές του. Χρησιμοποιεί τις κβαντικές ιδιότητες των φωτονίων για να δημιουργήσει μια μοναδική «υπογραφή» η οποία βασίζεται στην ανταλλαγή «ερωτήσεων και απαντήσεων» και είναι αδύνατον να «διαβαστεί» ή να αντιγραφεί.

Επιστήμονες από την Αυστρία πέτυχαν να πάρουν φωτογραφίες της «Γάτας του Σρέντινγκερ» χωρίς ουσιαστικά να τη φωτογραφίσουν πραγματικά: συνέλαβαν με την κάμερά τους όχι τα ίδια τα φωτόνια που είχαν ανακλαστεί από τη σιλουέτα της γάτας, όπως γίνεται στις κοινές φωτογραφίες, αλλά τα φωτόνια που ήταν συσχετισμένα μαζί τους και δεν είχαν αλληλεπιδράσει με το συγκεκριμένο αντικείμενο.

Πειραματικό σύστημα που χρηματοδοτήθηκε εν μέρει από την αμερικανική πολεμική αεροπορία μπορεί να ανιχνεύει εκρηκτικά σε μορφή σκόνης από απόσταση σχεδόν μισού χιλιομέτρου. Εφόσον βελτιωθεί, η τεχνολογία θα μπορούσε να αποδειχθεί πολύτιμη όχι μόνο για το στρατό και τις αντιτρομοκρατικές υπηρεσίες, αλλά και στην ιατρική ή ακόμα και στη γεωργία.

Για να τραβήξει κανείς φωτογραφίες με ένα κινητό τηλέφωνο, η κάμερα πρέπει να καταγράψει εκατοντάδες τρισεκατομμύρια φωτόνια. Μια νέα κάμερα που χρησιμοποιεί προηγμένους αλγόριθμους μπορεί τώρα να συλλαμβάνει εικόνες στις οποίες κάθε εικονοστοιχείο αντιστοιχεί σε ένα μόνο φωτόνιο, και μάλιστα σε 3D.

Όλες πρακτικά οι μέθοδοι ανίχνευσης του φωτός προϋποθέτουν τη σύλληψη και την καταστροφή των φωτονίων που ανιχνεύονται. Εξάλλου, μια από τις βασικές αρχές της κβαντομηχανικής προβλέπει ότι είναι αδύνατο να παρατηρήσει κανείς ένα υποατομικό σωματίδιο χωρίς ταυτόχρονα να το επηρεάσει. Κι όμως, υπάρχει ένα κβαντικό τρικ που επιτρέπει την καταγραφή μεμονωμένων φωτονίων αφήνοντάς τα ανεπηρέαστα. Ένα τρικ που θα μπορούσε να αξιοποιηθεί στους κβαντικούς υπολογιστές και τα κβαντικά δίκτυα του μέλλοντος.

Οι δύο φυσικοί που κατάφεραν πρώτοι να παγιδεύσουν μεμονωμένα κβαντικά σωματίδια τιμώνται με το Νόμπελ Φυσικής του 2012, ανακοίνωσε το μεσημέρι της Τρίτης η επιτροπή των βραβείων στη Στοκχόλμη. Ο Γάλλος Σερζ Αρός και ο Αμερικανός Ντέιβιντ Ουάινλαντ θα μοιραστούν από κοινού το βραβείο «για τις επαναστατικές πειραματικές μεθόδους που επιτρέπουν τη μέτρηση και το χειρισμό μεμονωμένων κβαντικών συστημάτων» και οι οποίες ανοίγουν ουσιαστικά το δρόμο για τους κβαντικούς υπολογιστές.

Τα πρώτα λέιζερ που τυπώνονται με απλό εκτυπωτή ψεκασμού παρουσιάστηκαν από μηχανικούς στο Πανεπιστήμιο του Κέμπριτζ, οι οποίοι ελπίζουν τώρα να αξιοποιήσουν την καινοτομία τους σε μια ποικιλία εφαρμογών, από φωτεινές ταπετσαρίες μέχρι εξαρτήματα υπολογιστών.

Ερευνητές του MIT ανέπτυξαν μια κάμερα που χρησιμοποιεί ένα είδος «φλας» από δέσμες λέιζερ για να απεικονίζει αντικείμενα που βρίσκονται εκτός του οπτικού της πεδίου, κρυμμένα για παράδειγμα πίσω από γωνίες.

Μια πρωτοποριακή μελέτη για την καταγραφή της διαδρομής που ακολουθούν μεμονωμένα φωτόνια ήταν το κορυφαίο επίτευγμα του 2011 στη Φυσική σύμφωνα με το έγκριτο Physics World, το οποίο εκδίδει το Ινστιτούτο Φυσικής της Βρετανίας.  Τις υπόλοιπες εννέα θέσεις καταλαμβάνουν δημοσιεύσεις από διάφορους επιμέρους τομείς έρευνας.

Επιβεβαιώνοντας μια θεωρητική πρόβλεψη της κβαντομηχανικής που είχε διατυπωθεί πριν από τέσσερις δεκαετίες, Σουηδοί ερευνητές κατάφεραν να παγιδεύσουν και να μετρήσουν μερικά από τα φωτόνια που εμφανίζονται και εξαφανίζονται αέναα μέσα στο κενό.

Χρησιμοποιώντας ένα ζευγάρι καθρέπτες και την πρωτεΐνη που κάνει κάποιες μέδουσες να φθορίζουν με πράσινο φως, ερευνητές του Χάρβαρντ μετέτρεψαν ανθρώπινα κύτταρα στα πρώτα ζωντανά λέιζερ. 

Σουηδοί φυσικοί ετοιμάζονται να ανακοινώσουν ότι χρησιμοποίησαν έναν κινούμενο καθρέπτη για να απαθανατίσουν φωτόνια που ξεπήδησαν από το απόλυτο κενό. Αν τα αποτελέσματα επιβεβαιωθούν, θα πρόκειται για μια από τις πλέον εντυπωσιακές αποδείξεις της παράξενης κβαντικής θεωρίας.

Είναι αδύνατο να γνωρίζει κανείς με ακρίβεια τη θέση και την ταχύτητα ενός φωτονίου, είπε ο Βέρνερ Χάιζενμπεργκ στην περίφημη αρχή της απροσδιοριστίας, η οποία άλλαξε την εικόνα μας για το Σύμπαν. Τώρα, όμως, διεθνής ομάδα ερευνητών αναφέρει ότι κατάφερε να υπολογίσει κατά μέσο όρο τις θέσεις και τις ταχύτητες φωτονίων, σε ένα πείραμα που μοιάζει να χαλαρώνει τον ασφυκτικό περιορισμό του Χάιζενμπεργκ.

Το λέιζερ φαίνεται ότι βρήκε το μεγάλο του αντίπαλο στο «αντι-λέιζερ», την πρώτη συσκευή που μπορεί να εξουδετερώνει δέσμες φωτός λέιζερ και να τις μετατρέπει σε θερμότητα. Η νέα τεχνολογία δεν έχει προφανείς πρακτικές εφαρμογές, θεωρητικά όμως θα μπορούσε να αξιοποιηθεί στους μελλοντικούς οπτικούς υπολογιστές.

Μια πληθώρα πρακτικών εφαρμογών υπόσχεται το παράξενο «συμπύκνωμα φωτονίων Μπόζε-Άινσταϊν», ή BEC φωτονίων, μια νέα μορφή φωτός που θολώνει τη διαχωριστική γραμμή ανάμεσα στην ύλη και την ακτινοβολία. Η έρευνα αναμένεται να οδηγήσει στα πρώτα λέιζερ ακτίνων Χ, σε ηλιακούς συλλέκτες που λειτουργούν στη συννεφιά, ακόμα και σε ταχύτερα τσιπ υπολογιστών.