Optici prokázali, že částicové vlastnosti světla lze zkoumat i v makrosvětě

Dají se detekovat částicové vlastnosti světla i u velkých souborů atomů? V této otázce byli dosud vědci na pochybách. Jasnou odpověď přinesli odborníci z přírodovědecké fakulty, kteří tuto možnost svými výpočty potvrdili a navíc navrhli i novou metodu pro experimenty. Článek s názvem Neklasičnost velkého množství jednofotonových emitorů světla otiskl významný interdisciplinární časopis Scientific Reports.

Podle klasické definice je světlo viditelná část elektromagnetického záření, tedy elektromagnetické vlnění. Lukáš Lachman, Lukáš Slodička a Radim Filip z katedry optiky se ale zaměřili na neklasické pojetí světla, kdy se podle kvantové fyziky světlo skládá nejen z vlnění, ale i částic. „Věnovali jsme se otázce, zda se částicové vlastnosti světla dají detekovat. Pro slabé zdroje se to povedlo již mnohokrát, my ale nyní v článku přicházíme s tím, že částicové vlastnosti je možné detekovat i na velkém souboru jednofotonových zdrojů. To je zcela nové,“ uvedl jeden z autorů Lukáš Lachman.

Otázkou zůstává, u jak velkých souborů atomů lze částicové vlastnosti ještě zkoumat a u jakých už nikoliv. Ukázalo se také, že velkou roli v tomto procesu hraje samotný experimentátor. „Zjistili jsme, že hlavním limitem je čas měření, tedy trpělivost experimentátorů. Čím více se totiž pohybujeme v makroskopickém stavu, tím je potřeba déle měřit. Dospěli jsme k závěru, že reálně můžeme neklasičnost detekovat i v řádech kolem stovky jednofotonových stavů, což je skutečně již makroskopický soubor,“ vysvětlil Lachman.

Při sledování kvantových vlastností částic se vědci pohybují v mikrosvětě. „Článek je zásadní v tom, že jsme vypočítali, že jsme schopni pozorovat kvantové vlastnosti i u makroskopických objektů složených z velkého souboru částic. Jejich počet ale musí být stabilní. Není tedy potřeba v laboratoři izolovat jen jediný atom a pracovat s ním. Navíc jsme přišli s novým postupem detekce,“ dodal Slodička.

Vědcům se tak otevírá prostor zkoumat i takové soubory částic, u nichž to ještě nedávno považovali za nemyslitelné. Teoretický článek vznikl na základě několikaměsíčních výpočtů a diskuzí.