Dnešní kvantová optika má podle všeho blíže k magii, než k chladné racionálně vědě. Potvrzuje to i nedávný počin fyziků německého institutu Max Planck Institute of Quantum Optics, kteří vyčarovali nejlehčí zrcadlo světa z pár stovek atomů. Povrch zrcadla měří jen 7 mikronů a je tudíž neviditelný pro lidské oko. Přesto jde o významný úspěch a podobná zrcadla by se mohla stát významným nástrojem pro studium kvantově optických fenoménů.

Nové kvantové zrcadlo je vskutku maličké, s průměrem kolem 7 mikrometrů a tloušťkou pár desítek nanometrů. Přesto jde o komplikovanou záležitost, která vyžaduje gigantické 2tunové zařízení s více než tisícovkou optických komponent. Díky tomuto zařízení mohl David Wei a jeho spolupracovníci vytvořit metamateriál, tvořený strukturovanou vrstvou pár set identických atomů.

 

Atomy v metamateriálu jsou uspořádány do podoby 2D mřížky pomocí laserových paprsků. Uspořádání atomů zajišťuje velmi vysokou odrazivost takto vytvořeného zrcadla.

Vysoce odrazivá zrcadla nepatrných rozměrů se mohou velmi dobře uplatnit ve kvantovém výzkumu, především pokud jde o vztah mezi zářením a hmotou či fyziku fotonů. Tato zrcadla by se rovněž mohla stát součástí nových pokročilých kvantových zařízení.

 

Jak potvrzuje Wei, jejich miniaturní kvantová zrcadla nabízejí řadu pozoruhodných příležitostí k výzkumu. Mohla by být velmi zajímavá například pro kvantovou optomechaniku, což je prudce se rozvíjející odvětví, které se soustředí na kvantovou povahu světla v souvislosti s mechanickými systémy. Wei je rovněž přesvědčený, že jejich zrcadla mohou přispět k vytvoření lepších kvantových pamětí anebo ke konstrukci kvantového vypínatelného optického zrcadla. Oba dva tyto typy zařízení jsou přitom významné pro technologie zpracování kvantových informací.

 

Literatura

Max Planck Institute of Quantum Optics 16. 7. 2020.

Nature 583: 369–374.