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

Фильм «Белое солнце пустыни»: как он стал негласным талисманом космонавтов

У советских и российских космонавтов сложилась необычная, но неизменная традиция: перед стартом обязательно смотреть фильм «Белое солнце пустыни» — начало ритуала существует ещё с...

Обзор USB-тестера FNIRSI FNB-C2: с поддержкой PD 3.1 и мощностью 240 Вт

Новая модель USB-тестера FNIRSI FNB-C2 — это не просто компактный измерительный прибор, а полноценный инструмент для диагностики современных устройств питания. Он предназначен для...

Как Земля «варит» золото в мантийных котлах: почему для создания руды нужны истощенная мантия и кислород

На дне Тихого океана, к северу от Новой Зеландии, расположена система Кермадек — протяженная цепь подводных вулканов, образованная в зоне субдукции. Зона субдукции — это...

Держит яркость и светит широко. Стильный EDC фонарик с подсветкой. Обзор Wurkkos TS26

3470 люменов широкого ближнего света, дальнобойность 194м, настраиваемая подсветка, интерфейс Anduril, питание от 21700 аккумулятора. Новый фонарик Wurkkos TS26 получил 4 светодиода TN3535 с...

Почему авиация отказалась от двухэтажных самолётов

В истории авиации двухэтажные (двухпалубные) пассажирские самолёты долгое время оставались символом грандиозных амбиций и технического прогресса. Перевозчики стремились увеличить вместимость и...

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...