Квантовые капли света: создание макроскопических комплексов через оптическую связь

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com

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

Почему ученые не смогут воскресить древних животных: кого на самом деле вывели в Colossal под видом ужасного волка

В 2025 году американская биотехнологическая компания Colossal Biosciences объявила о том, что ей удалось возродить ужасного волка (Aenocyon dirus). Этот крупный хищник обитал на территории Северной...

Как вырастить лес в каменной пустыне: 180-летний эксперимент на острове Вознесения и его последствия

В 1836 году молодой английский ученый Чарльз Дарвин во время кругосветного плавания высадился на острове Вознесения в южной части Атлантического океана. Перед ним лежал участок суши площадью 88 км²...

Почему в одной комнате одни кутаются в теплые вещи, а другим жарко: ученые нашли причину в рецепторах кожи

В повседневной жизни легко заметить, что мужчины и женщины по-разному оценивают температуру в одном и том же помещении. Статистические опросы и замеры в офисах показывают устойчивую разницу в...

✦ ИИ  Разбор городского дизайна Рыбинска: как стилизованные вывески меняют улицу

У Рыбинска есть редкая для городского путеводителя особенность: знакомство с ним можно начать с букв. На Крестовой улице взгляд цепляется за вывески, затем переходит к фасадам, а потом —...

Лысый ибис: почему редкую птицу пришлось учить дороге на юг с помощью летательного аппарата

Над полями летит небольшой аппарат с мотором. Рядом держится стая тёмных птиц с длинными изогнутыми клювами. Они не преследуют машину и не случайно оказались поблизости: в ней сидит человек,...

Зебровые мидии попали в Великие озёра с балластной водой — вода стала прозрачнее, а трубы начали зарастать раковинами

В конце 1980-х на дне озера Сент-Клэр между озёрами Гурон и Эри обнаружили небольшого моллюска с полосатой раковиной. Зебровая мидия Dreissena polymorpha была хорошо известна в Европе, но в...