Optici se podíleli na průlomovém pokusu s fotonem

Odborníci z katedry optiky přírodovědecké fakulty ve spolupráci s kolegy z Tokijské univerzity učinili významný krok pro poznání kvantových vlastností fotonu, jedné ze základních částí mikrosvěta. Díky speciální technologii, kterou vyvinuli japonští partneři, se jim jako prvním na světě podařilo stlačit foton. Postup experimentu vznikl právě v Olomouci. Výsledky publikoval americký časopis Physical Review Letters.

Foton si lze velmi zjednodušeně představit jako balíček energie světla. Spojuje v sobě jak magnetickou, tak elektrickou energii. A právě s těmito spojitými vlastnostmi je možné nakládat samostatně, což je přesně to, co provádí operace stlačení. Nejedná se ale o prostorové stlačení svazku světla, které známe z klasické optiky. Operace zesílí elektrickou složku a naopak zeslabí tu magnetickou.

Pokus provedli v Japonsku podle českého návodu

„Experiment provedli kolegové v Japonsku, protože pouze oni vlastní potřebnou technologii patřičné kvality. Zcela poprvé bylo stlačení aplikováno na jednotlivý foton. A právě tato manipulace na úrovni jednotlivých mikročástic je zásadní pro budoucí aplikace využívající kvantové informace,“ uvedl jeden z autorů teoretického postupu Petr Marek z katedry optiky.

Návrh připravil spolu s Radimem Filipem v roce 2005. Experiment dle jejich scénáře se už sice uskutečnil, netýkal se však jednotlivé částice. „Návrh umožňuje provádět poměrně širokou škálu kvantových operací pomocí měření nepravidelného pohybu elektrické energie světla. Trik spočívá v tom, že naměřené informace využijeme k velmi rychlé modulaci elektrické intenzity jediného fotonu,“ vysvětlil Filip.

Foton stlačí, ale nepoškodí

Výsledkem experimentu je potvrzení skutečnosti, že foton lze skutečně stlačit. To vědci sice předpokládali, ale nevěděli, jak to provést. Pokus rovněž prokázal, že operace je dostatečně kvalitní na to, aby foton nepoškodila. „Tento experiment je velmi důležitý pro celou řadu směrů, které náš tým dlouhodobě rozvíjí. Od hledání rozhraní mezi klasickou a kvantovou fyzikou až po praktické kvantové převodníky mezi světlem a látkou,“ doplnil Marek.

Podle něj pokus přispěl k poznání spojitých vlastností jediného fotonu. Bez dlouhodobé spolupráce s japonskou univerzitou by však postup zůstal zřejmě ještě nějaký čas jen na papíře. „Spolupráce s Tokijskou univerzitou je v tomto ohledu velmi dobrá. Soustřeďuje myšlenkové a laboratorní kapacity s jediným cílem – lépe porozumět našim možnostem smysluplně nakládat s přírodou,“ uzavřel Filip.