სიახლეები
ლაზერები უკვე დიდი ხანია თამაშობენ საკვანძო როლს მეცნიერებაში, მრეწველობასა და მედიცინაში. თუმცა, მათი სიმძლავრის ზრდასთან ერთად ჩნდება სერიოზული გამოწვევა — სხივების ინტენსივობის ფლუქტუაციები, რაც აპლიკაციების უმრავლესობაში ხელს უშლის სინათლის ზუსტ და თანმიმდევრულ გამოყენებას.
ამ პრობლემის გადასაჭრელად კორნელის უნივერსიტეტისა და მასაჩუსეტსის ტექნოლოგიური ინსტიტუტის მკვლევრებმა შემოგვთავაზეს ეფექტური გზა: ხმაურიანი, მძლავრი ლაზერები გარდაქმნეს უკიდურესად სტაბილურ სინათლის წყაროებად, რითაც ახალ ინოვაციას ჩაუყარეს საფუძველი მაღალი სიზუსტის ოპტიკურ ტექნოლოგიებში. მეთოდი ეფუძნება ოპტიკურ ბოჭკოებსა და ფილტრაციის სისტემას, რომელიც ლაზერული სხივიდან „ხმაურს“ აშორებს და წარმოქმნის სუფთა, სტაბილურ გამოსხივებას. ეს კი განსაკუთრებით მნიშვნელოვანია ისეთ დარგებში, როგორიცაა ზუსტი გაზომვები, კვანტური ტექნოლოგიები და ბიო-მედიცინა.
კვლევის შედეგები 2025 წლის 14 მაისს გამოქვეყნდა ჟურნალში Nature Photonics. აღმოჩენა ცხადყოფს, რომ სინათლე შესაძლოა იმყოფებოდეს ისეთ კვანტურ მდგომარეობაში, რომელსაც არანაირი კლასიკური ანალოგი არ გააჩნია — რაც სრულიად ცვლის ჩვენს წარმოდგენას ლაზერული გამოსხივების თვისებებზე და შესაძლოა მნიშვნელოვანი გავლენა იქონიოს ოპტიკურ კომუნიკაციებსა და კვანტური ინფორმაციის ტექნოლოგიებზე.
როგორც წესი, ექსტრემალურად სუფთა კვანტურ მდგომარეობაში მყოფი სინათლის გენერაცია ხორციელდება დაბალი სიმძლავრის ლაზერებითა და მკაცრად კონტროლირებადი გარემოს პირობებში. ახალი კვლევა კი აჩვენებს, რომ მაღალი სიმძლავრის, ინტენსიური და ხმაურიანი სინათლეც შეიძლება გადაყვანილ იქნას ე.წ. „ინტენსივობით შეკუმშულ“ კვანტურ მდგომარეობაში, სადაც ფოტონების რაოდენობის ფლუქტუაციები იმდენად მცირდება, რომ აღემატება კვანტური მექანიკის მიერ დადგენილ თეორიულ ზღვარს.
ტრადიციული დაბალხმაურიანი ლაზერული წყაროები ძვირადღირებული და რთულად მისაწვდომია, თუმცა ამ ახალ მიდგომას შეუძლია კვანტური სინათლის გენერირება იმ სისტემებშიც, რომლებიც მაღალი ხმაურით ხასიათდება.
მკვლევარებმა გამოიყენეს არაწრფივი ოპტიკური ბოჭკო, მასალა, რომელშიც სინათლის ტალღები ერთმანეთს ენერგიას გადასცემენ. ამ ბოჭკოში გამავალ ლაზერულ იმპულსებს შორის მიმდინარეობდა ოთხტალღოვანი შერევა — პროცესი, რომელიც სხვადასხვა სიხშირის კომპონენტებს ერთმანეთთან კორელაციაში აქცევს და ენერგიას მათ შორის ანაწილებს.
შემდეგ ეტაპზე, ჯგუფმა გამოიყენა პროგრამირებადი სპექტრული ფილტრი, რათა დაეხარისხებინათ ის სიხშირეები, რომლებიც მაქსიმალურად სტაბილურად ინარჩუნებდნენ კორელაციას. შედეგები შთამბეჭდავი აღმოჩნდა — ზოგიერთ შემთხვევაში, გაფილტრული სინათლის ხმაურის დონე 30-ჯერ დაბალი იყო, ვიდრე თავდაპირველი სხივის, ხოლო მისი პიკური ინტენსივობა 0.1 ტერავატს აღწევდა კვადრატულ სანტიმეტრზე.
ჯგუფმა ასევე შეიმუშავა თეორიული მოდელი, რომელიც კვანტური ხმაურის პროგნოზირებას ლაზერული დინამიკის კლასიკური სიმულაციებიდან უშუალოდ შესაძლებელს ხდის. ეს მიდგომა სხვა მკვლევრებსაც დაეხმარება, თავიანთ სისტემებში არსებული ხმაურის დონის განსაზღვრასა და თავიდან აცილებაში.
მიღწევა, შესაძლოა, ლაბორატორიის ფარგლებს გაცდეს და პრაქტიკული გამოყენება მოიძებნოს, მაგალითად, საკომუნიკაციო ტექნოლოგიებში — როგორიცაა წყალქვეშა ბოჭკოვანი კაბელები, რომლებიც საჭიროებენ ეფექტურ გზებს სიგნალის გასაძლიერებლად და შესანარჩუნებლად.
