Конденсат Бозе-Эйнштейна — это агрегатное состояние вещества, предсказанное и описанное индийским физиком Шатьендранатом Бозе и Альбертом Эйнштейном ещё в середине 20-х годов прошлого века. Тем не менее, впервые бозе-конденсат был получен экспериментально только в 1995-м. Физики Эрик Корнелл, Карл Виман и Вольфганг Кеттерле получили за это Нобелевскую премию. Им удалось получить конденсат из атомов рубидия и натрия, охлаждённых до нескольких десятков нанокельвинов. В 2010 году был получен конденсат из фотонов, причём при комнатной температуре.
8 декабря этого года группа учёных из лаборатории IBM Research в Цюрихе опубликовала работу, в которой описан способ получения такого конденсата с использованием плёнки из люминесцентного полимера, подобного тому, что используется в OLED-дисплеях. Это значительно удешевляет процесс и приближает перспективу промышленного использования оптоэлектронных устройств на основе конденсата Бозе-Эйнштейна в высокопроизводительных вычислениях. Раньше для получения конденсата нужны были сверхчистые кристаллы.
Чем же так интересен конденсат Бозе-Эйнштейна?
Вещество переходит в состояние конденсата Бозе-Эйнштейна, когда все его частицы с целым спином, то есть бозоны, находятся в одном и том же наинизшем возможном квантовом состоянии. При этом они начинают вести себя как одна гигантская суперчастица, обладающая квантовыми свойствами. Явления сверхпроводимости и сверхтекучести имеют непосредственное отношение к этому состоянию вещества и тем самым могут служить примерами проявления квантовых эффектов в макромире. Для фотонного бозе-конденсата следствием того, что все его фотоны находятся в одном и том же состоянии, является когерентность излучаемого им света. То есть на основе такого конденсата можно создавать лазеры и оптические переключатели, причём намного более эффективные, чем существующие сегодня.
Учёные IBM Research использовали для получения бозе-кноденсата установку в виде двух зеркал c зазором шириной порядка микрометра, в который помещена полимерная плёнка толщиной 35 нанометров. После возбуждения полимера лазерным лучом на его поверхности образуются экситонные поляритоны — квазичастицы, возникающие при взаимодействии фотонов с возбуждениями среды. Более подробно о бозе-конденсации экситонных поляритонов можно почитать на русском языке в этой статье (PDF 2 Мб).
Новый способ получения бозе-конденсата может лечь в основу элементной базы оптических микрочипов, которые будут во много раз быстрее и экономичнее обычных полупроводниковых. IBM уже давно занимается разработкой оптических и гибридных оптоэлектронных устройств, которые смогут удовлетворить нужду в обработке пета- и эксабайтов данных.
Автор: ilya42
