Światło, rzecz powszechna, wydawałoby się, dalej budzi żywe zainteresowanie fizyków. Mimo że teoria o korpuskularno-falowej naturze promieniowania elektromagnetycznego liczy już sobie przeszło 100 lat, dalej jest w niej wiele zagadkowych problemów. Ostatnio duży udział w rozwiązywaniu zagadek światła mają polscy uczeni.
W 1900 roku fizyk niemiecki Max Planck zapostulował, że światło jest strumieniem cząstek o zerowej masie i zerowym ładunku elektrycznym. Cząstki te miały być, wedle tej teorii, małymi porcjami energii, posiadającymi zarówno własności falowe jak i korpuskularne. Nazwane zostały fotonami. Teoria ta, którą Planck wytłumaczył zagadnienie promieniowania ciała doskonale czarnego, legła u podstaw mechaniki kwantowej, najważniejszego obecnie narzędzia fizyki. Mimo że teoria fotonu i związanej z nim kwantyzacji energii wytłumaczyła wiele obserwowanych faktów doświadczalnych, nie udało się schwytać i zmierzyć kształtu pojedynczego fotonu.
Pomiaru kształtu pojedynczego fotonu dokonali dopiero kilka tygodni temu naukowcy z Instytutu Fizyki Uniwersytetu Mikołaja Uniwersytetu Kopernika w Toruniu. Piotr Kolenderski, Robert Frankowski i Wojciech Wasilewski zbudowali układ optoelektroniczny, który umożliwił „obejrzenie” pojedynczego fotonu w pełniej swej krasie we włóknie optycznym. Dokonano tego w Laboratorium Fizyki Atomowej, Molekularnej i Optycznej (tym samym, w którym otrzymano nie tak dawno inną równie interesującą substancję - kondensat Bosego-Einsteina). Sukces jest tym większy, że w walce z tym problemem poległo wiele ekip laboratoryjnych z innych krajów.
Bardzo możliwe, że sukces toruńskich fizyków otworzy nowe możliwości aplikowania praw mechaniki kwantowej do codziennego życia. Obserwacja pojedynczego fotonu zapewne znaczenie przyśpieszy prace nad zbudowaniem „pistoletu fotonowego”, strzelającego pojedynczymi fotonami na zawołanie. Niebagatelny jest także wpływ wyników tego doświadczenia na proces konstruowania komputera kwantowego czy prace nad kryptografią kwantową. Sami autorzy pracy mówią: „Być może w przyszłości każdy z nas będzie miał przy sobie mini-układ do kryptografii kwantowej, dzięki któremu bezpiecznie wypłaci pieniądze z bankomatu i nie będzie już musiał zasłaniać klawiatury podczas wprowadzania PIN-u?”
Marcin Perzanowski