ผู้มาเยือนเซนต์ปอลในลอนดอนมักจะประหลาดใจกับห้องแสดงเสียงกระซิบของอาสนวิหาร ซึ่งคำพูดที่กระซิบไปตามผนังโค้งของโดมสามารถได้ยินได้ทุกที่ตามผนังเดียวกันนั้น รวมถึงฝั่งตรงข้ามของทางเดินทรงกลมซึ่งอยู่ห่างออกไป 33 เมตร . “เอฟเฟกต์แกลเลอรีเสียงกระซิบ” นี้เกิดขึ้นได้เพราะเสียงวิ่งไปรอบ ๆ เส้นรอบวงของโดมอย่างง่ายดายและราบรื่น และรูปแบบต่างๆ ของมัน
จะเกิดขึ้นทุกที่ที่คลื่นสามารถเคลื่อนที่ไปรอบๆ
โครงสร้างได้เกือบสมบูรณ์แบบนักวิจัยจากมหาวิทยาลัย Göttingen ในเยอรมนีได้ใช้ประโยชน์จากเอฟเฟกต์แกลเลอรีกระซิบเพื่อควบคุมลำแสงของกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนโดยใช้แสง นอกเหนือจากความสำคัญพื้นฐานแล้ว พวกเขากล่าวว่างานนี้อาจนำไปสู่เทคโนโลยีใหม่สำหรับการตรวจวัดระดับนาโนและกล้องจุลทรรศน์
คลื่นแสงที่จำกัดอยู่ที่พื้นผิวของทรงกลมในงานของพวกเขา นักวิจัยที่นำโดยOfer Kfir และ Claus Ropers ได้ส่องสว่างทรงกลมแก้วขนาดเล็กด้วยแสงเลเซอร์ที่ติดอยู่ในโหมดแกลเลอรีแบบกระซิบด้วยแสง ซึ่งหมายความว่าแสงสะท้อนภายในทั้งหมดถูกจำกัดอยู่ที่พื้นผิวของทรงกลม คล้ายกับตัวอย่างอะคูสติก คลื่นแสงเดินทางรอบปริมณฑลของทรงกลมโดยแทบไม่มีการหน่วง
จากนั้นนักวิจัยได้ส่งลำแสงอิเล็กตรอนในกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่านใกล้กับขอบของทรงกลม เมื่อพวกเขาวัดการกระจายของความเร็วอิเล็กตรอนโดยใช้กล้องจุลทรรศน์ พวกเขาค้นพบว่าอิเล็กตรอนได้แลกเปลี่ยนพลังงานจำนวนมากกับสนามไฟฟ้าของแสงเลเซอร์ ซึ่งอันที่จริงมีพลังงานมากกว่าการแลกเปลี่ยนใดๆ ที่วัดในอิเล็กตรอนก่อนหน้านี้ประมาณ 10 เท่า กล้องจุลทรรศน์.
ความแรงของปฏิกิริยาระหว่างแสงกับอิเล็กตรอน
นั้นมาจากสองส่วนด้วยกัน Kfir อธิบาย อย่างแรก โหมดออปติคอลกระซิบกระซาบช่วยให้สามารถเก็บแสงและสร้างคลื่นที่แรงขึ้นได้ ประการที่สอง ความเร็วของคลื่นแสงบนทรงกลมแก้วตรงกับความเร็วของอิเล็กตรอน โดยวิ่งที่ 70% ของความเร็วแสง การจับคู่นี้จะเปลี่ยนสถานะควอนตัมของอิเล็กตรอน (ดูรูป)
การมีเพศสัมพันธ์ที่เกิดขึ้นระหว่างอิเล็กตรอนกับสนามไฟฟ้าของแสงถือได้ว่าเป็นความเร่ง (หรือการชะลอตัว) ของอิเล็กตรอนโดยสนามแสง เขากล่าวกับPhysics World “ในลักษณะเดียวกับที่นักเล่นเซิร์ฟจับคู่ความเร็วของคลื่นทะเลเพื่อใช้พลังงานให้เกิดประโยชน์สูงสุด ดังนั้นอิเล็กตรอนที่ ‘ขี่’ คลื่นแสงจึงถูกเร่งอย่างหมดจดหรือลดลงอย่างหมดจดในระยะทางที่ไกลพอสมควร” เขากล่าว “อันที่จริง ในการศึกษาของเรา เราสังเกตว่าอิเล็กตรอนแต่ละตัวได้หยิบขึ้นมาหรือให้พลังงานของโฟตอนหลายร้อยตัวออกไป”
แผนผังของเฟสการนำของลวดอะตอมอินเดียมบนซิลิกอนเลเซอร์พัลส์เปลี่ยนลวดอะตอมจากฉนวนเป็นโลหะเสริมการมีเพศสัมพันธ์อิเล็กตรอน-โฟนอนนอกเหนือจากความสนใจพื้นฐานแล้ว นักวิจัยกล่าวว่าการค้นพบของพวกเขาสามารถนำการทำงานที่มากขึ้นมาสู่กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนซึ่งเป็นเครื่องมือกำหนดลักษณะที่ขาดไม่ได้สำหรับการวิจัยในสาขาวิทยาศาสตร์มากมายรวมถึงในอุตสาหกรรม ในมุมมองของ Kfir การใช้แสงเพื่อควบคุมสถานะควอนตัมของอิเล็กตรอนในกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่านจะเป็นการเปิดขอบเขตของเทคนิคการถ่ายภาพและสเปกโตรสโกปีแบบใหม่ ทำให้สามารถตรวจสอบคุณสมบัติทางแสงของวัสดุที่มีความละเอียดจนถึงระดับอะตอมได้
นักวิจัยซึ่งรายงานงานของพวกเขาในNature
กำลังสำรวจวิธีการเพิ่มการมีเพศสัมพันธ์ของอิเล็กตรอนและโฟตอนต่อไป “เราสามารถใช้แสงเพื่อบังคับลำอิเล็กตรอนในอวกาศและเวลาได้” โรเพอร์สกล่าว “การเพิ่มความแข็งแรงของ coupling จะทำให้โฟตอนเดี่ยวส่งผลต่ออิเล็กตรอน และทำให้เราสามารถวัดการกระตุ้นด้วยแสงในระดับของระบบควอนตัมระดับนาโนแต่ละตัวได้ การทำเช่นนี้ด้วยความละเอียดชั่วคราวที่เร็วมากจะน่าทึ่งมาก และในที่สุดอาจนำไปสู่เทคโนโลยีควอนตัมใหม่ทั้งหมดสำหรับการตรวจจับระดับนาโนและกล้องจุลทรรศน์”
ปัญหาที่สองคือโปรโตคอลแบบเดิมอนุญาตให้มีการสื่อสารแบบคู่เท่านั้น “ทันทีที่เครื่องรับทำการตรวจวัด โฟตอนจะถูกทำลาย” ฟอร์บส์อธิบาย “โดยพื้นฐานแล้วไม่มีทางที่คุณจะขยายเครือข่ายนั้นจากคนสองคนได้ แน่นอน ผู้ที่ได้รับมันสามารถทำซ้ำทั้งแบบฝึกหัด แต่นั่นไม่ใช่วิธีการทำงานของเครือข่ายปกติ คุณต้องการส่งข้อมูลของคุณไปให้หลายคน…และคุณต้องการให้พวกเขาถอดรหัสได้ก็ต่อเมื่อคุณไว้ใจพวกเขา”
เพื่อแก้ไขข้อบกพร่องนี้ ฟอร์บส์และเพื่อนร่วมงานได้จัดทำโครงการ “ส่งผ่านพัสดุ” โดยโฟตอนในตำแหน่งทับซ้อนของสถานะ OAM ที่เป็นไปได้ 11 แห่งสามารถส่งตามลำดับระหว่าง 10 ฝ่าย ในที่สุดก็กลับมาที่ผู้ส่งเดิม แต่ละฝ่ายดำเนินการตามที่กำหนดไว้ล่วงหน้าอย่างน้อยหนึ่งชุดบน OAM ของโฟตอน แต่ไม่มีหน่วยใดวัดสถานะของโฟตอน หลังจากที่โฟตอนเสร็จสิ้นวงจรแล้ว บุคคลที่ปล่อยโฟตอนในตอนแรก (“ผู้จัดจำหน่าย”) จะวัดสถานะสุดท้ายและเปรียบเทียบกับสถานะของโฟตอนที่ส่งในตอนแรก
โฟตอนปาร์ตี้กระโดด“ในการวัดผลขั้นสุดท้ายนี้ มีวิธีดูว่าผู้คนทำสิ่งที่พวกเขาไม่ได้ตั้งใจทำหรือไม่” ฟอร์บส์อธิบาย มิฉะนั้น แต่ละฝ่ายจะประกาศสิ่งที่ดำเนินการกับโฟตอน “โฟตอนนี้ ซึ่งไปทั่วทุกฝ่าย ตอนนี้กำลังนำข้อมูลทั้งหมดที่แต่ละฝ่ายกำหนดไว้”
หากทั้งสองฝ่ายไว้วางใจซึ่งกันและกัน สามารถใช้ข้อมูลนี้เพื่อแบ่งปันข้อความลับโดยไม่ต้องแลกเปลี่ยนข้อมูลการใช้งานกับบุคคลที่สาม สถานะที่แท้จริงของโฟตอนเป็นที่รู้จักของผู้จัดจำหน่ายเท่านั้น ฟอร์บส์กล่าวว่ายังดีกว่านั้น ไม่ได้กำหนดให้ทุกฝ่ายได้รับความเชื่อถือในทางทฤษฎี: “ในการทดลองของเรา เรามี 10 ฝ่าย และเรากำหนดให้ทุกฝ่ายต้องเชื่อใจซึ่งกันและกัน แต่จริงๆ แล้วคุณสามารถมีได้น้อยกว่า 10 ฝ่าย ฟอร์บส์กล่าว “ดังนั้นฉันจึงสามารถตั้งค่าเพื่อให้ข้อมูลกระจายไปทั่ว 10 คน แต่ตราบใดที่สอง สาม หรือสี่คนไว้วางใจซึ่งกันและกัน ฝ่ายเหล่านั้นก็สามารถร่วมมือกันเพื่อดึงกุญแจออกมาได้ นั่นคือพลังของโปรโตคอล: การแบ่งปันและแจกจ่ายความลับในวิธีที่ปลอดภัย ซึ่ง QKD ไม่อนุญาตให้คุณทำ”
Credit : jogosdojogos.org justsystemsolutions.com jyannamustyle.com katro.info keibairon.net
