“我們(men) 可以用這個(ge) 係統來做電子和超導的量子模擬。”
上圖:研究人員用液晶操縱光線,創造出一種雕刻的激光束,能夠產(chan) 生這種貓的照片般逼真的圖像。
每個(ge) 貓主人都知道,他們(men) 的貓伴侶(lv) 喜歡追逐一個(ge) 簡單的激光筆發出的微小光點。現在,巴西的物理學家們(men) 已經找到了如何將激光捕獲並彎曲成複雜的形狀,從(cong) 而產(chan) 生了上圖中令人印象深刻的逼真的貓的圖像。在其他潛在的應用中,他們(men) 的方法(在最近發表在物理arxiv上的一篇論文中描述了)可能被證明有助於(yu) 構建更好的光學阱,為(wei) 各種量子實驗創造超冷原子雲(yun) 。
聖保羅大學的合著者佩德羅·席爾瓦(Pedro Silva)和塞爾吉奧·穆尼茲(zi) (Sergio Muniz)表示,產(chan) 生和精確控製高保真激光光束的能力,對許多研究和工業(ye) 領域至關(guan) 重要。他們(men) 將大多數波前工程方法分為(wei) 兩(liang) 個(ge) 基本類別。
第一種方法包括數字微鏡(DMD)和聲光調製器(AOM)等方法,這些方法易於(yu) 實現,並且具有近實時反饋控製的快速響應。但它們(men) 控製光場相位的能力有限,不能產(chan) 生某些類型的結構光。它們(men) 還容易出現散斑、衍射或其他失真。
第二組包括全息術和各種相位控製方法,它們(men) 可以產(chan) 生相位結構光和矢量光束。其代價(jia) 是控製速度較慢,而且缺乏實時反饋。聖保羅大學的研究人員想要提出一種相位控製方法,以實現 DMD 和 AOM 的一些理想特性 —— 特別是像素到像素映射、光圖案的簡單編碼、更快的反饋和更精確的控製。
上圖:實驗裝置示意圖。
本質上,他們(men) 是改進了2007年提出的一種方法,以獲得更清晰、更平滑的結果。他們(men) 將二極管激光偏振光與(yu) 液晶的方向相匹配,用於(yu) 空間光調製器。他們(men) 可以用電磁場來組織這些晶體(ti) ,從(cong) 而形成一係列的棱鏡。通過對調製器的編程,研究人員可以使用這些棱鏡來創造出多個(ge) 任意的幾何形狀,以及完整的貓的細節圖像。
研究人員表示:“我們(men) 展示的實驗結果表明,使用所描述的方法不僅(jin) 可以創建簡單而平坦的幾何形狀,而且還可以創建具有詳細強度分布的複雜而特征豐(feng) 富的圖像。”他們(men) 的方法可能適用於(yu) 對來自更高功率脈衝(chong) 激光器甚至超快激光器的光束進行整形。
未來,有用的應用還將包括光學圖案化和光刻,以及超冷原子的光捕獲,以創建諸如玻色-愛因斯坦凝聚體(ti) (BEC)等係統,這是模擬量子效應的理想選擇。例如,BEC 可以像激光放大光子一樣“放大”原子,使科學家能夠研究量子物理學這個(ge) 奇怪的小世界,就好像他們(men) 通過放大鏡觀察它一樣。物理學家甚至可以設法將 BEC 中的“量子結”係起來,並拍攝這些結如何在形成旋渦之前衰減或“解開”自己的影片。
研究人員表示:“說實話,我不知道用超冷原子或用貓的照片能做什麽(me) ,但它在某種程度上是一種代表,表明你可以做出非常精細和精確的特征。我們(men) 可以製作這些漂亮的貓的圖像,但我們(men) 也可以使用這個(ge) 係統(使用被困的超冷原子)做電子和超導的量子模擬。”
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