光エネルギーは「時間の亀裂」を通過して過去や未来に干渉することができるのでしょうか?科学者は初めて証明した

サイエンスフィクションネットワーク、4月13日。科学者たちは、時間の「亀裂」を通して光を伝達できることを初めて実証した。

この新たな実験は、スクリーンの2つのスリットを通過する光が空間に独特の回折パターンを生み出し、光波の山と谷が加算されたり打ち消されたりする200年以上前の実証に続くものである。新しい実験では、研究者たちは時間の経過とともに同様のパターンを作成し、本質的に超短レーザーパルスの色を変えました。

この発見は、デジタルビットではなく光線に刻印されたデータを処理するアナログコンピューターの開発への道を開くものであり、そのようなコンピューターがデータから学習できるようになる可能性もある。また、光の基本的な特性と物質との相互作用についての理解も深まりました。

新しい研究では、研究者らはほとんどの携帯電話の画面に使用されている材料であるインジウムスズ酸化物（ITO）を使用しました。科学者たちは、ITO が光に反応して透明から反射に変化できることをすでに知っていたが、研究者たちはそれがこれまで考えられていたよりもはるかに速く、10 フェムト秒未満で起こることを発見した。

研究者たちは、ITO 内の電子が入射光にどのように反応するかという理論を注意深く調べることで、なぜ反応がそれほど速く起こるのかを解明しました。

1801 年、イギリスの科学者トーマスは、古典的な「二重スリット」実験を通じて、光の波動性について初めて実証しました。光が 2 つのスリットがあるスクリーンに当たると、波の方向が変わり、一方のスリットから出ていく波がもう一方のスリットから入ってくる波と重なります。これらの波の山と谷は互いに加算されるか打ち消し合い、干渉パターンと呼ばれる明暗の縞模様を形成します。

新しい研究では、研究者らは、ITO でコーティングされたスクリーンに「ポンプ」レーザーパルスを照射することで、そのような干渉パターンを時間内に再現しました。 ITO は最初は透明ですが、レーザーからの光によって材料内の電子の特性が変化し、ITO が鏡のように光を反射するようになります。その後、ITO スクリーンに当たるプローブ レーザー ビームによって、わずか数百フェムト秒の長さの一時的な光学特性の変化が観察されます。 2 番目のポンプ レーザー パルスを使用すると、光が空間の二重スリットを通過するのと同じように、材料は時間内に 2 つのスリットがあるかのように動作します。

光は、従来の空間のスリットを通過すると方向を変えて広がりますが、これらの二重の「時間のスリット」を通過すると周波数が変わり、周波数は波長に反比例します。可視光の波長によって色が決まります。

科学者が空間ではなく時間を超えて光を操作する方法を発見したのはこれが初めてではない。例えば、グーグルの科学者たちは、同社の量子コンピューターが、空間内で周期的なパターンに配列された原子ではなく、時間の経過とともに周期的に変化する物質の新しい相である時間結晶を生成したと述べている。

研究者たちは、これらの現象を利用して、光の進路を特定かつ複雑な方法で変えるメタマテリアル、つまり構造を作り出すことを望んでいます。