Syantis yo rapòte fòmasyon polariton onn matyè yo nan yon lasi optik, yon dekouvèt eksperimantal ki pèmèt etid yon paradigm santral syans pwopòsyon ak teknoloji atravè simulation pwopòsyon dirèk lè l sèvi avèk atòm ultrafrèt.
Dekouvèt Matter-Wave Polaritons koule nouvo limyè sou Photonic Quantum Technologies
Rechèch ki te pibliye nan jounal Nature Physics bay yon platfòm roman pou 'dezyèm revolisyon pwopòsyon an.'
Devlopman platfòm eksperimantal ki avanse domèn syans pwopòsyon ak teknoloji (QIST) vini ak yon seri avantaj inik ak defi ki komen nan nenpòt ki teknoloji emèjan. Chèchè nan Stony Brook University, ki te dirije pa Dominik Schneble, PhD, rapòte fòmasyon nan polariton matyè-onn nan yon lasi optik, yon dekouvèt eksperimantal ki pèmèt etid sou yon paradigm QIST santral atravè simulation pwopòsyon dirèk lè l sèvi avèk atòm ultrafrèt. Syantis yo pwojte ke kasipartikul roman yo, ki imite foton fòtman kominike nan materyèl ak aparèy men kontourne kèk nan nannan defi yo, pral benefisye plis devlopman nan platfòm QIST ki pare pou revolisyone teknoloji informatique ak kominikasyon.
Rezilta rechèch yo detaye nan yon papye pibliye nan jounal la Nati fizik.
Etid la bay limyè sou pwopriyete polariton fondamantal ak fenomèn ki gen rapò ak anpil kò, epi li louvri posiblite nouvo pou etid matyè pwopòsyon polaritonik.
Yon defi enpòtan nan travay ak platfòm QIST ki baze sou foton se ke pandan ke foton yo ka transpòtè ideyal nan enfòmasyon pwopòsyon yo pa nòmalman kominike youn ak lòt. Absans entèraksyon sa yo tou anpeche echanj kontwole enfòmasyon pwopòsyon ant yo. Syantis yo te jwenn yon fason alantou sa a lè yo kouple foton yo ak eksitasyon pi lou nan materyèl, konsa fòme polariton, ibrid chimè ki sanble ant limyè ak matyè. Lè sa a, kolizyon ant quasiparticules pi lou sa yo fè li posib pou foton yo efektivman kominike. Sa a ka pèmèt aplikasyon an nan operasyon pòtay pwopòsyon ki baze sou foton ak evantyèlman nan yon enfrastrikti QIST tout antye.
Sepandan, yon gwo defi se lavi limite nan polariton ki baze sou foton sa yo akòz kouple radyativ yo nan anviwònman an, ki mennen nan pouri anba tè san kontwòl espontane ak dekoerans.
Yon rann atistik nan rezilta rechèch yo nan etid la polariton montre atòm yo nan yon lasi optik fòme yon faz izolasyon (agòch); atòm yo vire nan matyè-onn polariton atravè kouple vakyòm medyatè pa radyasyon mikwo ond reprezante pa koulè vèt la (sant); polariton yo vin mobil ak fòme yon faz superfluid pou kouti vakyòm fò (adwat). Kredi: Alfonso Lanuza/Schneble Lab/Stony Brook University.
Dapre Schneble ak kòlèg li yo, rechèch polariton pibliye yo kontourne limit sa yo ki te koze pa pouri anba tè espontane nèt. Aspè foton nan polariton yo antyèman pote pa onn matyè atomik, pou ki pwosesis dezentegrasyon sa yo pa egziste. Karakteristik sa a ouvè aksè nan rejim paramèt ki pa, oswa ki poko, aksesib nan sistèm polaritonik ki baze sou foton.
"Devlopman nan mekanik pwopòsyon domine dènye syèk la, ak yon 'dezyèm revolisyon pwopòsyon' nan direksyon devlopman QIST ak aplikasyon li yo se kounye a byen sou pye atravè mond lan, ki gen ladan nan kòporasyon tankou IBM, Google ak Amazon," di Schneble, yon Pwofesè nan Depatman Fizik ak Astwonomi nan College of Arts and Sciences. "Travay nou an mete aksan sou kèk efè mekanik pwopòsyon fondamantal ki enterese pou sistèm pwopòsyon fotonik ki emerge nan QIST sòti nan semi-conducteurs nanofotonik ak elektwodinamik pwopòsyon sikwi."
Chèchè Stony Brook yo te fè eksperyans yo ak yon platfòm ki gen atòm ultrafrèt nan yon lasi optik, yon tèritwa potansyèl ki te fòme pa vag limyè kanpe. Sèvi ak yon aparèy vakyòm dedye ki gen plizyè lazè ak jaden kontwòl ak opere nan tanperati nanokelvin yo, yo aplike yon senaryo kote atòm yo bloke nan lasi yo "abiye" tèt yo ak nyaj eksitasyon vakyòm ki fèt ak vag matyè frajil, evanesan.
Ekip la te jwenn ke, kòm yon rezilta, patikil polaritonik yo vin pi plis mobil. Chèchè yo te kapab dirèkteman sonde estrikti enteryè yo lè yo souke dousman lasi a, konsa jwenn aksè nan kontribisyon vag matyè yo ak eksitasyon lasi atomik la. Lè yo rete poukont yo, polariton onn matyè yo sote nan lasi a, kominike youn ak lòt, epi fòme faz ki estab nan matyè quasiparticules.
"Avèk eksperyans nou an nou te fè yon simulation pwopòsyon nan yon sistèm eksiton-polariton nan yon rejim roman," eksplike Schneble. "Demann pou fè sa analogue’ simulations, which in addition areanalog` nan sans ke paramèt ki enpòtan yo ka rele lib, pou kont li konstitye yon direksyon enpòtan nan QIST."
Referans: "Fòmasyon matyè-vag polariton nan yon lasi optik" pa Joonhyuk Kwon, Youngshin Kim, Alfonso Lanuza ak Dominik Schneble, 31 mas 2022, Nati fizik.
DOI: 10.1038/s41567-022-01565-4
Rechèch Stony Brook te gen ladan etidyan gradye Joonhyuk Kwon (aktyèlman yon postdoc nan Sandia National Laboratory), Youngshin Kim, ak Alfonso Lanuza.
Travay la te finanse pa National Science Foundation (sibvansyon # NSF PHY-1912546) ak fon adisyonèl ki soti nan SUNY Center for Quantum Information Science nan Long Island.
