ນັກວິທະຍາສາດລາຍງານການສ້າງຕັ້ງຂອງ polaritons ຄື້ນໃນເສັ້ນດ່າງ optical, ການຄົ້ນພົບການທົດລອງທີ່ຊ່ວຍໃຫ້ການສຶກສາຂອງວິທະຍາສາດ quantum ສູນກາງແລະ paradigm ໂດຍຜ່ານການ simulation quantum ໂດຍກົງໂດຍໃຊ້ອະຕອມ ultracold.
ການຄົ້ນພົບຂອງ Matter-Wave Polaritons ສ່ອງແສງໃໝ່ກ່ຽວກັບເທັກໂນໂລຢີ Photonic Quantum
ການຄົ້ນຄວ້າທີ່ຕີພິມໃນວາລະສານ Nature Physics ສະຫນອງເວທີໃຫມ່ສໍາລັບ 'ການປະຕິວັດ quantum ທີສອງ.
ການພັດທະນາເວທີການທົດລອງທີ່ກ້າວຫນ້າທາງດ້ານວິທະຍາສາດແລະເຕັກໂນໂລຢີ quantum (QIST) ມາພ້ອມກັບຊຸດຂໍ້ໄດ້ປຽບແລະຄວາມທ້າທາຍທີ່ເປັນເອກະລັກຂອງເຕັກໂນໂລຢີທີ່ເກີດຂື້ນ. ນັກຄົ້ນຄວ້າທີ່ມະຫາວິທະຍາໄລ Stony Brook, ນຳ ພາໂດຍ Dominik Schneble, PhD, ລາຍງານການສ້າງຕັ້ງຂອງ polaritons ຄື້ນຟອງໃນເສັ້ນດ່າງ optical, ການຄົ້ນພົບການທົດລອງທີ່ອະນຸຍາດໃຫ້ການສຶກສາຂອງ paradigm QIST ກາງໂດຍຜ່ານການຈໍາລອງ quantum ໂດຍກົງໂດຍໃຊ້ອະຕອມ ultracold. ນັກວິທະຍາສາດຄາດຄະເນວ່າ quasiparticles ໃຫມ່ຂອງພວກເຂົາ, ເຊິ່ງ mimic ປະຕິສໍາພັນ photons ຢ່າງຫຼວງຫຼາຍໃນວັດສະດຸແລະອຸປະກອນ, ແຕ່ຫລີກລ່ຽງບາງສິ່ງທ້າທາຍທີ່ມີຢູ່ແລ້ວ, ຈະເປັນປະໂຫຍດຕໍ່ການພັດທະນາຕໍ່ໄປຂອງເວທີ QIST ທີ່ກຽມພ້ອມທີ່ຈະປະຕິວັດຄອມພິວເຕີແລະເຕັກໂນໂລຊີການສື່ສານ.
ຜົນການຄົ້ນຄ້ວາແມ່ນມີລາຍລະອຽດຢູ່ໃນເອກະສານທີ່ພິມໃນວາລະສານ ຟີຊິກ ທຳ ມະຊາດ.
ການສຶກສາໄດ້ສ່ອງແສງກ່ຽວກັບຄຸນສົມບັດຂອງ Polariton ພື້ນຖານແລະປະກົດການຫຼາຍຂອງຮ່າງກາຍທີ່ກ່ຽວຂ້ອງ, ແລະມັນເປີດຄວາມເປັນໄປໄດ້ໃຫມ່ສໍາລັບການສຶກສາກ່ຽວກັບບັນຫາ quantum polaritonic.
ສິ່ງທ້າທາຍທີ່ສໍາຄັນໃນການເຮັດວຽກກັບແພລະຕະຟອມ QIST ທີ່ອີງໃສ່ photon ແມ່ນວ່າ photons ສາມາດເປັນຜູ້ໃຫ້ບໍລິການຂໍ້ມູນ quantum ທີ່ເຫມາະສົມ, ພວກເຂົາບໍ່ໄດ້ພົວພັນກັບກັນແລະກັນ. ການຂາດປະຕິສໍາພັນດັ່ງກ່າວຍັງຂັດຂວາງການແລກປ່ຽນຂໍ້ມູນ quantum ທີ່ຄວບຄຸມລະຫວ່າງພວກມັນ. ນັກວິທະຍາສາດໄດ້ຊອກຫາວິທີທາງໃນຮອບນີ້ໂດຍການສົມທົບ photons ໄປສູ່ຄວາມຕື່ນເຕັ້ນຫຼາຍໃນວັດສະດຸ, ດັ່ງນັ້ນຈຶ່ງປະກອບເປັນ Polaritons, ປະສົມຄ້າຍຄື chimera ລະຫວ່າງແສງສະຫວ່າງແລະວັດຖຸ. ການປະທະກັນລະຫວ່າງ quasiparticles ທີ່ຫນັກກວ່ານີ້ເຮັດໃຫ້ມັນເປັນໄປໄດ້ສໍາລັບ photons ປະຕິສໍາພັນປະສິດທິຜົນ. ນີ້ສາມາດເຮັດໃຫ້ການປະຕິບັດການດໍາເນີນການປະຕູຮົ້ວ quantum ທີ່ອີງໃສ່ photon ແລະໃນທີ່ສຸດໂຄງສ້າງພື້ນຖານ QIST ທັງຫມົດ.
ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ສິ່ງທ້າທາຍທີ່ສໍາຄັນແມ່ນອາຍຸການຈໍາກັດຂອງ polaritons ທີ່ອີງໃສ່ photon ເຫຼົ່ານີ້ເນື່ອງຈາກການ coupling radiative ຂອງເຂົາເຈົ້າກັບສະພາບແວດລ້ອມ, ຊຶ່ງນໍາໄປສູ່ການທໍາລາຍແລະ decoherence spontaneous uncontrolled.
ການສະແດງສິລະປະຂອງຜົນການວິໄຈໃນການສຶກສາ polariton ສະແດງໃຫ້ເຫັນປະລໍາມະນູຢູ່ໃນເສັ້ນດ່າງ optical ກອບເປັນຈໍານວນ insulating ໄລຍະ (ຊ້າຍ); ປະລໍາມະນູປ່ຽນເປັນ polaritons ຄື້ນຜ່ານສູນຍາກາດ coupling mediated ໂດຍລັງສີໄມໂຄເວຟເປັນຕົວແທນໂດຍສີຂຽວ (ກາງ); Polaritons ກາຍເປັນມືຖືແລະປະກອບເປັນໄລຍະ superfluid ສໍາລັບ coupling ສູນຍາກາດທີ່ເຂັ້ມແຂງ (ຂວາ). ສິນເຊື່ອ: Alfonso Lanuza / Schneble Lab / Stony Brook University.
ອີງຕາມການ Schneble ແລະເພື່ອນຮ່ວມງານ, ການຄົ້ນຄວ້າ polariton ຈັດພີມມາຂອງພວກເຂົາຫລີກລ້ຽງຂໍ້ຈໍາກັດດັ່ງກ່າວທີ່ເກີດຈາກການທໍາລາຍ spontaneous ຢ່າງສົມບູນ. ລັກສະນະ photon ຂອງ Polaritons ຂອງພວກມັນຖືກປະຕິບັດທັງຫມົດໂດຍຄື້ນຟອງປະລໍາມະນູ, ເຊິ່ງຂະບວນການທໍາລາຍທີ່ບໍ່ຕ້ອງການດັ່ງກ່າວບໍ່ມີຢູ່. ຄຸນສົມບັດນີ້ເປີດການເຂົ້າເຖິງລະບົບພາລາມິເຕີທີ່ບໍ່ແມ່ນ, ຫຼືຍັງບໍ່ທັນ, ເຂົ້າເຖິງໄດ້ໃນລະບົບ photon-based polaritonic.
"ການພັດທະນາຂອງກົນຈັກ quantum ໄດ້ຄອບງໍາສະຕະວັດທີ່ຜ່ານມາ, ແລະ 'ການປະຕິວັດ quantum ທີສອງ' ໄປສູ່ການພັດທະນາ QIST ແລະຄໍາຮ້ອງສະຫມັກຂອງມັນໄດ້ຖືກດໍາເນີນໄປທົ່ວໂລກ, ລວມທັງບໍລິສັດເຊັ່ນ IBM, Google ແລະ Amazon, "Schneble ເວົ້າວ່າ, ອາຈານສອນວິຊາຟີຊິກສາດ ແລະດາລາສາດ ມະຫາວິທະຍາໄລສິລະປະ ແລະວິທະຍາສາດ. "ວຽກງານຂອງພວກເຮົາຊີ້ໃຫ້ເຫັນບາງຜົນກະທົບທາງກົນຈັກ quantum ພື້ນຖານທີ່ມີຄວາມສົນໃຈສໍາລັບລະບົບ quantum photonic ທີ່ເກີດຂື້ນໃນ QIST ຕັ້ງແຕ່ semiconductor nanophotonics ກັບວົງຈອນໄຟຟ້າ quantum."
ນັກຄົ້ນຄວ້າ Stony Brook ໄດ້ດໍາເນີນການທົດລອງຂອງເຂົາເຈົ້າກັບເວທີທີ່ມີປະລໍາມະນູທີ່ເຢັນທີ່ສຸດຢູ່ໃນເສັ້ນດ່າງ optical, ພູມສັນຖານທີ່ມີທ່າແຮງຄ້າຍຄືໄຂ່ທີ່ເກີດຈາກຄື້ນຟອງແສງສະຫວ່າງ. ການນໍາໃຊ້ອຸປະກອນສູນຍາກາດທີ່ອຸທິດຕົນທີ່ມີເລເຊີຕ່າງໆແລະພາກສະຫນາມຄວບຄຸມແລະປະຕິບັດການຢູ່ໃນອຸນຫະພູມ nanokelvin, ພວກເຂົາເຈົ້າໄດ້ປະຕິບັດສະຖານະການທີ່ປະລໍາມະນູຕິດຢູ່ໃນເສັ້ນດ່າງ "ນຸ່ງ" ດ້ວຍເມຄຂອງຄວາມຕື່ນເຕັ້ນສູນຍາກາດທີ່ເຮັດຈາກຄວາມອ່ອນແອ, ຄື້ນຟອງ evanescent.
ທີມງານພົບວ່າ, ດັ່ງນັ້ນ, ອະນຸພາກ polaritonic ກາຍເປັນມືຖືຫຼາຍ. ນັກຄົ້ນຄວ້າສາມາດກວດສອບໂຄງສ້າງພາຍໃນຂອງເຂົາເຈົ້າໂດຍກົງໂດຍການສັ່ນສະເທືອນຂອງເສັ້ນດ່າງຄ່ອຍໆ, ດັ່ງນັ້ນຈຶ່ງເຂົ້າເຖິງການປະກອບສ່ວນຂອງຄື້ນຂອງສານແລະການກະຕຸ້ນປະລໍາມະນູ. ເມື່ອປະໄວ້ຢູ່ຄົນດຽວ, ຄື້ນຂົ້ວໂລກເໜືອຈະເຄື່ອນຜ່ານເສັ້ນໄຍ, ພົວພັນກັບກັນແລະກັນ, ແລະສ້າງເປັນໄລຍະຄົງທີ່ຂອງເລື່ອງ quasiparticle.
Schneble ອະທິບາຍວ່າ "ດ້ວຍການທົດລອງຂອງພວກເຮົາພວກເຮົາໄດ້ປະຕິບັດການຈໍາລອງ quantum ຂອງລະບົບ exciton-polariton ໃນລະບອບໃຫມ່," Schneble ອະທິບາຍ. “ການຊອກຫາທີ່ຈະປະຕິບັດດັ່ງກ່າວ analogue’ simulations, which in addition areanalog` ໃນຄວາມ ໝາຍ ທີ່ພາລາມິເຕີທີ່ກ່ຽວຂ້ອງສາມາດໂທຫາໄດ້ໂດຍບໍ່ເສຍຄ່າ, ໂດຍຕົວມັນເອງກໍ່ເປັນທິດທາງທີ່ສໍາຄັນພາຍໃນ QIST.
ອ້າງອິງ: “ການສ້າງຕັ້ງຂອງຂົ້ວໂລກໃນວົງໂຄຈອນແສງ” ໂດຍ Joonhyuk Kwon, Youngshin Kim, Alfonso Lanuza ແລະ Dominik Schneble, ວັນທີ 31 ມີນາ 2022, ຟີຊິກ ທຳ ມະຊາດ.
DOI: 10.1038/s41567-022-01565-4
ການຄົ້ນຄວ້າ Stony Brook ລວມມີນັກສຶກສາຈົບການສຶກສາ Joonhyuk Kwon (ປະຈຸບັນເປັນ postdoc ຢູ່ Sandia National Laboratory), Youngshin Kim, ແລະ Alfonso Lanuza.
ວຽກງານດັ່ງກ່າວໄດ້ຮັບທຶນຈາກມູນນິທິວິທະຍາສາດແຫ່ງຊາດ (ໃຫ້ # NSF PHY-1912546) ດ້ວຍທຶນເພີ່ມເຕີມຈາກ SUNY Center for Quantum Information Science on Long Island.
