Лазерный луч умеет не только нагревать, но и успокаивать движение. Когда свет попадает в ловушку из зеркал, он давит на них — и если правильно настроить цвет луча, давление превращается в мягкое торможение. Так охлаждают крошечные механические колебания почти до абсолютного нуля. Обычно для этого просто подбирают постоянный оттенок лазера и силу его свечения.
Авторы новой работы превратили настройку в танец. В системе из трёх зеркальных резонаторов — основного, вспомогательного и подвижного — они не держали цвет лазера постоянным, а плавно меняли его по замкнутой петле. Петля огибала две особые точки — такие настройки, где два режима колебаний света сливаются в один. Когда траектория огибает одну точку, две световые волны меняются ролями. Когда огибает обе — все три режима совершают полный цикл перестановок, словно пряди косы.
Результат говорит сам за себя. При одинаковой мощности лазера траектория, огибающая обе особые точки, оставила в движении зеркала на 19,2% меньше энергии, чем лучшая траектория без огибания. Даже по сравнению с огибанием только одной точки выигрыш составил почти 10%. Физический механизм здесь — не просто трение света, а перекачка энергии между волнами в нужном порядке. Световая коса охлаждает эффективнее прямого луча.
Особые точки впервые описал математик Джон фон Нейман в 1929 году, задолго до появления лазеров. Сегодня их используют не только в оптике, но и для усиления сигналов в беспроводных наушниках.