Свет научились замедлять по-новому — физики обошли фундаментальный запрет

Группе исследователей из Канады и Китая удалось добиться того, что ещё недавно считалось невозможным. Ученые заставили свет двигаться с разной скоростью в противоположных направлениях одной и той же среды — и при этом не потеряли ни капли амплитуды. Эксперимент, проведённый физиками из Университета Манитобы и Ланьчжоуского университета, переворачивает представления о свойствах света и открывает путь к революции в квантовых технологиях.

Свет, который не знает симметрии

Управление скоростью света — давно не фантастика, а практическая необходимость в высокоскоростной передаче данных и квантовых устройствах. Однако до сих пор все известные методы регулировали только групповую скорость света, не различая направления распространения. Свет после прохождения через такие системы вел себя одинаково в любом направлении.

Исследователи поставили перед собой амбициозную задачу — добиться невзаимного контроля скорости. Это значит, что свет будет двигаться по-разному в зависимости от направления. Классическая физика утверждала, что такое невозможно без потери амплитуды, ссылаясь на так называемые соотношения Крамерса-Кронига, которые жёстко связывают фазу и амплитуду световой волны.

Тем не менее, учёные нашли способ обойти это ограничение. В эксперименте они использовали иттрий-железный гранат и полостное магнонное устройство — технологию, соединяющую фотоны микроволнового диапазона с магнонами, то есть квантами спиновых колебаний в веществе. Такое устройство позволило тонко управлять фазой световой волны, не затрагивая амплитуду — вопреки ожиданиям теории.

Руководитель исследовательской группы, профессор Цань-Мин Ху, признал, что полученные результаты удивили даже самих ученых. Он отметил, что природа оказалась "необычайно щедра", позволив нарушить, казалось бы, непреложное правило. Работа опубликована в престижном журнале Physical Review Letters.

Это открытие может существенно повлиять на развитие квантовых вычислений, оптических коммутаторов и других технологий, где критически важна точная настройка параметров света. Более того, невзаимное замедление света открывает путь к новым способам обработки информации — быстрее, точнее и с меньшими энергетическими потерями.