Квантовые капли света: создание макроскопических комплексов через оптическую связь

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com
| Мнение | Наука и космос

В мире, где границы между физическим и цифровым всё более размываются, наука о квантовых технологиях открывает новые горизонты. Одним из самых захватывающих направлений является исследование квантовых жидкостей экситон-поляритонов, которые представляют собой нечто среднее между светом и материей. Эти уникальные квантовые системы обещают революцию в области оптических технологий и симуляции сложных многочастичных систем.

Автор: Designer
Квантовая магия в микромире

Представьте себе частицы, которые одновременно являются и светом, и материей. Экситон-поляритоны, возникающие в полупроводниках, помещённых между двумя зеркалами, именно таковы. Они образуются, когда электронные возбуждения в полупроводнике взаимодействуют с фотонами, захваченными в оптическом микрорезонаторе. Это взаимодействие порождает новые квантовые состояния, которые могут переходить в неравновесный конденсат Бозе-Эйнштейна, создавая таким образом квантовую жидкость или, если угодно, каплю света.

Стабильность и долговечность: ключевые вызовы

Однако квантовые жидкости поляритонов сталкиваются с проблемой стабильности. Для поддержания конденсата необходима постоянная оптическая накачка лазерами, иначе он рассеивается всего за пикосекунды. Более того, с увеличением энергии накачки возрастает и энергия поляритонов, что приводит к их утечке из конденсата и ухудшению пространственных корреляций. Решение этой проблемы было найдено учёными из CNR Nanotec в Лечче и Варшавского университета, которые использовали новое поколение полупроводниковых фотонных решеток для стабилизации поляритонных конденсатов.

Новые горизонты с BIC и отрицательной массой

Используя субволновые свойства фотонной решетки, исследователи смогли добиться того, что поляритоны конденсировались в состояние с ультрадолгим временем жизни, известное как связанное состояние в континууме (BIC). Эти состояния обладают защитой от внешних фотонных мод благодаря симметрии, что делает их практически нерадиационными. Кроме того, поляритоны приобрели отрицательную эффективную массу, что затрудняет их утечку и способствует долговечности квантовой жидкости.

Взаимодействие и синхронность: новые возможности для исследований

Созданные таким образом поляритонные жидкости открывают перед учёными новые возможности для изучения многочастичной физики. Они могут быть оптически запрограммированы и обладают высокой стабильностью, что делает их идеальными для симуляции сложных систем. Интересно, что механизмы взаимодействия между поляритонными каплями различаются в зависимости от направления относительно решетки: вдоль волновода поляритоны ведут себя как частицы с отрицательной массой, а перпендикулярно — как частицы с положительной массой. Это открывает новые перспективы для изучения синхронности и формирования узоров в квантовых жидкостях.

Заключение

Открытия, сделанные командой учёных, представляют собой значительный шаг вперёд в понимании и использовании квантовых жидкостей. Они не только расширяют наши знания о квантовой физике, но и открывают путь к созданию новых оптических устройств и методов симуляции, которые могут изменить наше видение будущего технологий. Это действительно захватывающее время для науки о свете и материи.

1 комментарий

a
Вообще-то свет материален.

Добавить комментарий

Сейчас на главной

Новости

Публикации

6 ошибок при жарке рыбы на мангале, из-за которых она прилипает и разваливается

Казалось бы, что может быть проще: положил рыбу на решётку, подождал несколько минут — и готово. Но именно рыба чаще всего становится причиной небольших кулинарных неудач на...

Могут ли ученые понять язык клеток? Как расшифровка их сигналов позволит воссоздать ткани человека на компьютере

Человеческий организм состоит из десятков триллионов клеток. Чтобы этот огромный массив элементов успешно функционировал, клетки должны работать согласованно. Каждая клетка непрерывно анализирует...

Не только Steam Deck: 10 портативных игровых ПК, актуальных в 2026 году

Steam Deck всё ещё остаётся удобной точкой отсчёта для портативного ПК-гейминга. У него сильная сторона не только в железе, а в сочетании SteamOS, цены, понятного интерфейса и большой библиотеки...

Ловушка чистого воздуха: почему борьба с выхлопными газами может временно усилить смог

Смог над крупными городами часто представляют как облако сажи и пыли, летящее напрямую из выхлопных труб и заводских труб. Однако значительная часть вредной дымки, которая висит над мегаполисами,...

Как гигантское бетонное НЛО появилось на балканской горе

Если человек на полном серьезе рассуждает о существовании летающих тарелок, не спешите записывать его в сумасшедшие. Возможно, он просто когда-то входил в болгарскую коммунистическую партию и в...

20-полосные магистрали, по которым никто не ездит: где они находятся и для чего их построили

В наши дни пробки и перегруженные дороги уже стали обыденностью для большинства мегаполисов. Но в мире существуют и удивительные исключения. Огромные многополосные магистрали, рассчитанные на...