Учёные впервые наблюдали «временное отражение» — странный квантовый феномен, меняющий волны во времени

Мы привыкли к тому, что свет и звук могут отражаться. Но что, если волны могут отражаться не только в пространстве, но и во времени? Более полувека физики предполагали существование такого явления, и теперь исследователи из Городского университета Нью-Йорка (CUNY) впервые смогли его зафиксировать. Результаты исследования опубликованы Nature Physics.

Зеркало, которое отражает время

В отличие от обычного отражения, где волна меняет направление в пространстве, временное отражение возникает, когда среда, через которую проходит волна, резко изменяет свои свойства. Это заставляет часть волны «развернуться» во времени, а её частота — преобразоваться.

Долгое время считалось, что для создания такого эффекта потребуется колоссальная энергия. Однако команда из Центра перспективных научных исследований CUNY (ASRC) нашла способ обойти это ограничение. Они использовали метаматериал — металлическую полосу с электронными переключателями, подключёнными к конденсаторам. Мгновенное изменение импеданса привело к тому, что сигналы начали «отражаться» во времени.

Как выглядит отражённая во времени волна?

Если обычное зеркало показывает лицо, то временное — скорее, спину. Волны возвращаются в обратном порядке: последняя часть сигнала отражается первой. В звуковом варианте это напоминает перемотку плёнки — быструю и с изменённой частотой.

Свет в таком отражении тоже ведёт себя необычно. Цвета могут внезапно меняться — например, красный превращается в зелёный. Именно эта парадоксальность долгое время делала изучение временных отражений крайне сложной задачей.

Зачем это нужно?

Контроль над электромагнитными волнами открывает новые возможности в беспроводной связи и энергоэффективных вычислениях. Возможно, в будущем это приведёт к созданию принципиально новых устройств — например, компьютеров, использующих волновые технологии вместо традиционных электронных компонентов.

Теперь учёные планируют исследовать, как временные отражения можно применять на практике — и какие ещё сюрпризы скрывает квантовый мир.

Источник

• Ключевые слова: волны,времени,