Opisany po raz pierwszy przez rosyjskiego noblistę, Pawła Czerenkowa, stał się obiektem zainteresowania naukowców z Technion-Israel Institute of Technology. Dzięki dokonanym przez nich obserwacjom, pierwszym w historii dotyczącym promieniowania Czerenkowa w 2D, możliwe powinno się stać wykorzystanie go do fotonicznych obliczeń kwantowych i źródeł światła kwantowego o swobodnych elektronach.
O szczegółach w tej sprawie możemy przeczytać na łamach Physical Review X. Publikacja wyjaśnia, iż w przestrzeni dwuwymiarowej promieniowanie Czerenkowa zachowuje się w zupełnie inny sposób niż w trójwymiarowej. Skala różnic jest na tyle duża, że po raz pierwszy konieczny okazał się kwantowy opis światła, aby wyjaśnić otrzymane rezultaty.
Zanim jednak udało się uzyskać jakiekolwiek wyniki, naukowcy zaprojektowali wielowarstwową strukturę umożliwiającą interakcję pomiędzy swobodnymi elektronami a falami świetlnymi. W ten sposób udało im się dokonać historycznego pomiaru dwuwymiarowego promieniowania Czerenkowa.
Promieniowanie Czerenkowa może być wykorzystywane na przykład do fotonicznych obliczeń kwantowych
Badacze poznali kwantową naturę procesu emisji promieniowania z elektronów swobodnych, co polegało na określeniu liczby fotonów emitowanych z pojedynczego elektronu. Poza tym pozyskali dowód na splątanie elektronów z emitowanymi przez nie falami świetlnymi. Istniejąca korelacja pomiędzy właściwościami elektronu i właściwościami emitowanego światła sprawia, iż pomiar jednego dostarcza informacji o drugim.
Najbardziej zaskakujący rezultat badania dotyczy efektywności emisji promieniowania elektronów w eksperymencie: podczas gdy w najbardziej zaawansowanych eksperymentach, które poprzedzały obecny, udało się osiągnąć reżim, w którym mniej więcej tylko jeden elektron na sto emitował promieniowanie, tutaj udało nam się osiągnąć reżim interakcji, w którym każdy elektron emitował promieniowanie. Innymi słowy, byliśmy w stanie zademonstrować poprawę o ponad dwa rzędy wielkości w wydajności interakcji (zwanej również siłą sprzężenia). wyjaśnia jeden z autorów, Yuval Adiv
Czytaj też: Zanieczyszczenie świetlne nas dosłownie oślepia. Jeszcze 8 lat temu tak nie było
Jak dodaje naukowiec, wyciągnięte wnioski powinny być kluczowe w zakresie rozwoju wydajnych źródeł promieniowania opartych na elektronach. Dość prozaicznym przykładem użycia tego jest kuchenka mikrofalowa. I choć mogłoby się wydawać, że dziesiątki lat badań na temat tego rodzaju promieniowania pozwoliły rozwiać wszelkie wątpliwości, to rzeczywistość okazuje się odmienna. Jak przyznaje Ido Kaminer, zbudowana przez jego zespół aparatura eksperymentalna pozwala ujawnić kwantową naturę promieniowania elektronowego. Prędkość elektronów była precyzyjnie ustawiona, co doprowadziło do uzyskania dużą siły sprzężenia, znacznie wyższej niż w przypadku trzech wymiarów.