Международная группа физиков из США и Германии установила, что нелинейные оптические процессы способны менять квантовые состояния света без применения материалов с исключительно сильным взаимодействием фотонов. Такой подход может сделать изучение сложных квантовых систем проще. 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. Также они изучили состояния, образованные двумя фотонами.
Исследователи рассмотрели распространение фотонов в присутствии мощного классического светового поля. Отдельное внимание уделили реакции квантовых состояний на нелинейные оптические эффекты. Расчеты показали, что при определенных условиях система может переходить в состояния с характеристиками, описываемыми конкретными статистическими распределениями.
Авторы считают, что полученные данные позволят воспроизводить сложные квантовые процессы в более доступных оптических системах. Одним из направлений для будущих исследований может стать изучение приближения квантовых систем к равновесию. Кроме того, ученые смогут анализировать влияние взаимодействия частиц на их коллективное поведение.
Результаты представляют интерес и для квантовой термодинамики — области физики, изучающей термодинамические процессы на квантовом уровне. Пока выводы подтверждены только теоретическими расчетами и численным моделированием. Практическое устройство на основе предложенного метода исследователи не создавали, сообщает «МК».