Впервые свет имитирует квантовый эффект, удостоенный Нобелевской премии

Международная команда исследователей впервые экспериментально продемонстрировала, что свет (фотоны) может имитировать знаменитый квантовый эффект Холла, ранее наблюдавшейся только у электронов. В эксперименте фотоны смещались вбок дискретными, квантованными шагами, аналогичными поведению электронов в сильных магнитных полях.

Квантовый эффект Холла, открытый в 1980-х годах, характеризуется тем, что поперечное напряжение в тонких проводниках изменяется не плавно, а резкими ступенями (плато), значения которых определяются только фундаментальными константами природы. Это явление, отмеченное тремя Нобелевскими премиями, стало основой для современных эталонов измерения, например, определения килограмма. Однако воспроизвести его со светом было крайне сложно, поскольку фотоны, в отличие от электронов, не имеют электрического заряда и не реагируют на магнитные поля естественным образом.

Достижение открывает перспективы для создания новых сверхточных оптических эталонов измерения, которые могут дополнить или даже заменить электронные системы в метрологии. Кроме того, полученный контроль над квантованным потоком света может привести к созданию более устойчивых квантовых фотонных компьютеров и сверхчувствительных сенсоров, способных улавливать малейшие отклонения от идеальной квантованности, указывающие на внешние воздействия.