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

Ученые впервые наблюдали процесс, давший начало сложной жизни на Земле: как контакт двух простых клеток изменил ход эволюции

Один из самых сложных вопросов в современной биологии — это механизм появления эукариотической клетки. Вся жизнь на Земле делится на простые микроорганизмы (бактерии и археи) и...

Архитектура преисподней: как на самом деле устроен источник магмы Йеллоустоунского супервулкана

Традиционно считалось, что под Йеллоустоуном находится мантийный плюм. Согласно этой классической концепции, глубоко в недрах планеты, на границе земного ядра и мантии, зарождается мощный...

Секрет Саграда Фамилия: почему у самого высокого храма мира предел высоты в 172 метра

В прошлой статье я писал про долгострой, и вот совпадение, тоже храм, в Таиланде. Но если Храм Истины это самый масштабный проект целиком из древесины, то Саграда Фамилия уже самый высокий...

Как первоцветы выживают в суровых условиях ранней весны

Ранняя весна в центральной полосе России — время, когда природа только пробуждается от зимнего сна. Еще в низинах лежит снег, а на полянках появляются первые цветы, это кажется настоящим...

Где находится самый старый пароход в России и почему его сохранили

На набережной Енисея в центре Красноярска стоит пароход, который по праву считается одним из самых старых сохранившихся судов России. Грузопассажирский колёсный пароход «Святитель Николай»,...