Gi-report sa mga siyentista ang pagporma sa mga butang-wave polariton sa usa ka optical lattice, usa ka eksperimento nga nadiskobrehan nga makahimo sa mga pagtuon sa usa ka sentral nga quantum science ug teknolohiya nga paradigm pinaagi sa direktang quantum simulation gamit ang ultracold atoms.
Pagdiskobre sa Matter-Wave Polaritons Naghatag Bag-ong Kahayag sa Photonic Quantum Technologies
Ang panukiduki nga gipatik sa journal Nature Physics naghatag og usa ka nobela nga plataporma alang sa 'ikaduha nga quantum revolution.'
Ang pag-uswag sa mga eksperimento nga plataporma nga nag-uswag sa natad sa quantum science and technology (QIST) adunay usa ka talagsaon nga hugpong sa mga bentaha ug mga hagit nga komon sa bisan unsang mitumaw nga teknolohiya. Ang mga tigdukiduki sa Stony Brook University, nga gipangulohan ni Dominik Schneble, PhD, nagtaho sa pagporma sa matter-wave polaritons sa usa ka optical lattice, usa ka experimental discovery nga nagtugot sa mga pagtuon sa usa ka central QIST paradigm pinaagi sa direktang quantum simulation gamit ang ultracold atoms. Ang mga siyentista nagplano nga ang ilang mga nobela nga quasiparticle, nga nagsundog sa kusog nga interaksyon nga mga photon sa mga materyales ug mga himan apan naglikay sa pipila sa mga kinaiyanhon nga mga hagit, makabenepisyo sa dugang nga pag-uswag sa mga platform sa QIST nga andam nga magbag-o sa teknolohiya sa kompyuter ug komunikasyon.
Ang mga nahibal-an sa panukiduki detalyado sa usa ka papel nga gipatik sa journal Kinaiyahan Physics.
Ang pagtuon naghatag kahayag sa sukaranang mga kabtangan sa polariton ug may kalabutan nga daghang-lawas nga panghitabo, ug kini nagbukas sa mga posibilidad sa bag-ong mga pagtuon sa polaritonic quantum matter.
Usa ka importante nga hagit sa pagtrabaho uban sa photon-based QIST nga mga plataporma mao nga samtang ang mga photon mahimo nga sulundon nga mga tigdala sa quantum nga impormasyon dili sila kasagarang makig-uban sa usag usa. Ang pagkawala sa maong mga interaksyon makapugong usab sa kontroladong pagbayloay sa quantum nga impormasyon tali kanila. Ang mga siyentista nakakaplag ug paagi sa paglibot niini pinaagi sa pagdugtong sa mga photon ngadto sa mas bug-at nga mga paghinam-hinam sa mga materyales, sa ingon nahimong mga polariton, sama sa chimera nga mga hybrid tali sa kahayag ug butang. Ang mga pagbangga tali niining mas bug-at nga mga quasiparticle unya nagpaposible sa mga photon nga epektibong makig-interact. Makahimo kini sa pagpatuman sa mga operasyon sa quantum gate nga nakabase sa photon ug sa katapusan sa usa ka tibuok nga imprastraktura sa QIST.
Bisan pa, ang usa ka dakong hagit mao ang limitado nga kinabuhi niining mga photon-based nga mga polariton tungod sa ilang radiative coupling ngadto sa kalikopan, nga mosangpot sa dili makontrol nga spontaneous decay ug decoherence.
Ang usa ka artistikong paghubad sa mga resulta sa panukiduki sa pagtuon sa polariton nagpakita sa mga atomo sa usa ka optical lattice nga nagporma og insulating phase (wala); mga atomo nga nahimong matter-wave polariton pinaagi sa vacuum coupling nga gipataliwad-an sa microwave radiation nga girepresentahan sa berdeng kolor (sentro); Ang mga polariton nahimong mobile ug nahimong superfluid phase para sa lig-on nga vacuum coupling (tuo). Kredito: Alfonso Lanuza/Schneble Lab/Stony Brook University.
Sumala sa Schneble ug mga kauban, ang ilang gipatik nga panukiduki sa polariton naglikay sa ingon nga mga limitasyon tungod sa kusog nga pagkadunot sa hingpit. Ang mga aspeto sa photon sa ilang mga polariton bug-os nga gidala sa mga balud sa atomic matter, diin ang ingon nga dili gusto nga mga proseso sa pagkadunot wala maglungtad. Kini nga feature nag-abli ug access sa mga parameter nga rehimen nga dili, o dili pa, ma-access sa photon-based nga polaritonic system.
"Ang pag-uswag sa quantum mechanics nagdominar sa miaging siglo, ug ang 'ikaduha nga quantum revolution' padulong sa pag-uswag sa QIST ug ang mga aplikasyon niini nagpadayon karon sa tibuuk kalibutan, lakip sa mga korporasyon sama sa IBM, Google ug Amazon," ingon ni Schneble, usa ka Propesor sa Departamento sa Physics ug Astronomy sa College of Arts and Sciences. "Gipasiugda sa among trabaho ang pila ka sukaranan nga mga epekto sa mekanikal nga quantum nga interesado alang sa mga mitumaw nga sistema sa quantum nga photonic sa QIST gikan sa semiconductor nanophotonics hangtod sa circuit quantum electrodynamics."
Ang mga tigdukiduki sa Stony Brook nagpahigayon sa ilang mga eksperimento sa usa ka plataporma nga nagpakita sa ultracold atoms sa usa ka optical lattice, usa ka egg-crate-sama nga potensyal nga talan-awon nga naporma pinaagi sa nagbarog nga mga balod sa kahayag. Gamit ang usa ka dedikado nga vacuum apparatus nga adunay lainlaing mga laser ug control field ug naglihok sa nanokelvin nga temperatura, ilang gipatuman ang usa ka senaryo diin ang mga atomo nga natanggong sa lattice "sinina" sa ilang kaugalingon nga adunay mga panganod sa vacuum excitations nga hinimo sa mahuyang, evanescent matter waves.
Nakaplagan sa team nga, isip resulta, ang mga partikulo sa polaritonic nahimong mas mobile. Ang mga tigdukiduki nakahimo sa direkta nga pagsusi sa ilang sulod nga istruktura pinaagi sa hinay nga pag-uyog sa lattice, sa ingon ma-access ang mga kontribusyon sa mga wave wave ug ang atomic lattice excitation. Kung pasagdan nga mag-inusara, ang mga wave-wave nga mga polariton molukso agi sa lattice, mag-interact sa usag usa, ug moporma og stable nga mga hugna sa quasiparticle matter.
"Uban sa among eksperimento naghimo kami usa ka quantum simulation sa usa ka exciton-polariton system sa usa ka nobela nga rehimen," gipasabut ni Schneble. “Ang tinguha sa pagbuhat sa ingon analogue’ simulations, which in addition areanalog` sa diwa nga ang mga may kalabutan nga mga parameter mahimong gawasnon nga ma-dial, sa iyang kaugalingon naglangkob sa usa ka hinungdanon nga direksyon sa sulod sa QIST.
Reperensiya: "Pagporma sa matter-wave polaritons sa optical lattice" ni Joonhyuk Kwon, Youngshin Kim, Alfonso Lanuza ug Dominik Schneble, 31 Marso 2022, Kinaiyahan Physics.
DOI: 10.1038/s41567-022-01565-4
Ang panukiduki sa Stony Brook naglakip sa mga estudyante nga migraduwar nga si Joonhyuk Kwon (karon usa ka postdoc sa Sandia National Laboratory), Youngshin Kim, ug Alfonso Lanuza.
Ang trabaho gipondohan sa National Science Foundation (grant # NSF PHY-1912546) nga adunay dugang nga pondo gikan sa SUNY Center for Quantum Information Science sa Long Island.
