Международная группа физиков из США и Германии установила, что нелинейные оптические процессы позволяют менять квантовые состояния света без применения материалов с исключительно сильным взаимодействием фотонов. Такой подход может сделать изучение сложных квантовых систем более доступным. Результаты работы опубликованы в журнале Science Advances.
В исследовании участвовали ученые Университета Сент-Луиса, Института Макса Борна и Берлинского университета имени Гумбольдта. Специалисты использовали компьютерное моделирование для анализа поведения одиночных фотонов и состояний, образованных двумя фотонами. Расчеты учитывали распространение частиц в мощном классическом световом поле.
Исследователи изучили реакцию фотонов на нелинейные оптические эффекты. Выяснилось, что при определенных условиях квантовая система может переходить в состояния с характеристиками, описываемыми конкретными статистическими распределениями. Это указывает на возможность управлять такими состояниями без использования специальных сверхсильных взаимодействий.
По словам авторов работы, предложенный метод позволит воспроизводить сложные квантовые процессы в относительно простых оптических системах. Одним из направлений дальнейшего изучения может стать анализ приближения квантовых систем к равновесию. Также ученых интересует влияние взаимодействия частиц на их коллективное поведение.
Результаты могут использоваться в исследованиях квантовой термодинамики. Как сообщает «Московский комсомолец», на данном этапе выводы подтверждены только теоретическими расчетами и численными экспериментами. Устройство, реализующее предложенный подход на практике, пока не представлено.