Китайські фізики першими у світі зламали фундаментальний принцип швидкості світла

Вчені з Університету Манітоби (Канада) та Ланьчжоуського університету (Китай) здійснили прорив у фотоніці, зламавши один із фундаментальних принципів — симетрію фази світла. У новому дослідженні їм вдалося змусити світло рухатись з різною швидкістю залежно від напрямку, чого раніше не вдавалося досягти навіть в рамках найсучасніших методик, зокрема ефекту електромагнітно індукованої прозорості (EIT), який дозволяє сповільнювати світло, але симетрично.

Так зване нерекурсивне управління фазою — рідкісне явище, що відкриває шлях до нових оптичних пристроїв для квантових мереж, комунікацій та сенсорів. Робота побудована на системі cavity magnonics — гібридній технології, де мікрохвильові фотони взаємодіють із магнонами, коливаннями спінів у магнітних матеріалах. Для цього команда використала ітрієво-залізний гранат, з'єднаний із резонатором через мікрополоскову лінію. Завдяки хіральності прецесії спіна, в системі з’являється додаткова ступінь свободи — саме вона дозволяє впливати на фазу.

Команда Кань-Міна Ху ще у 2019 році демонструвала асиметричне керування амплітудою сигналу, але тепер уперше вдалося маніпулювати фазовою складовою, яка напряму впливає на групову швидкість — швидкість передачі імпульсів у середовищі. І це порушує класичне співвідношення Крамерса-Кроніга, яке передбачає симетрію амплітуди й фази.

Хоча поки що зміни швидкості світла в обох напрямках є незначними, дослідники впевнені, що з подальшим вдосконаленням системи технологія отримає практичне застосування. Зокрема — в нейроморфних процесорах, квантових мережах, радіочастотних фільтрах нового покоління та інших компонентах майбутніх асиметричних оптичних систем.

Це дослідження демонструє, що навіть у межах, здавалося б, усталених фізичних законів все ще залишаються можливості для проривів — особливо, якщо поєднувати квантову механіку, магнітні явища й сучасну фотоніку.