Экситон-поляритонами научились управлять с помощью кристаллических решеток и лазера — Naked Science — wamba-mamba.ru

4.1

Исследователи из Лаборатории гибридной фотоники Сколтеха и Саутгемптонского, также Ланкастерского институтов показали новейший оптический способ, позволяющий синтезировать искусственные твердотельные кристаллические структуры для экситон-поляритонов в микрорезонаторе, используя только лазерное излучение. Приобретенные результаты могут стать основой для реализации программируемых схем на базе поляритонов, разработки новейших стратегий сотворения управляемого оптического излучения, также способов сотворения надежных пространственно-локализованных когерентных источников света.

Сколтех # квантовая электроника # кристаллическая сетка # лазер # экситон-поляритоны # электроны Экситон-поляритонами научились управлять с помощью кристаллических решеток и лазера / ©http://xn--80akfo2a.xn--p1ai/

Результаты исследования размещены в журнальчике Nature Communications. Создавая искусственные сетки для квантовых частиц, можно изучить физические процессы в критериях, которые не постоянно можно повстречать в природе. Увлекательной индивидуальностью искусственных решеток является их симметрия, позволяющая в почти всех вариантах получать буквально решаемые модели с понятными качествами. Но создание искусственных решеток – сложная задачка, требующая соблюдения ряда ограничений и критерий.

Во-1-х, применяемые материалы должны быть заблаговременно подготовлены в окончательном виде, потому что изменять (дорабатывать) их в процессе сотворения сетки не представляется вероятным. Во-2-х, создание сетки случайной формы нереально даже с помощью технологий сотворения оптических решеток для прохладных атомов.

За решение данной для нас сложной задачки взялась интернациональная команда исследователей, в состав которой вошли Люси Пикап (Саутгемптонский институт, Англия), д-р Хельги Сигурдссон (Саутгемптонский институт и Сколтех), доктор Янне Руостекоски (Ланкастерский институт, Англия) и доктор Павлос Лагудакис (Сколтех и Саутгемптонский институт).

Логарифмические цветовые карты, показывающие распределение фотолюминесценции в настоящем пространстве / ©www.nature.com

И решение было найдено: ученые разработали новейший способ, позволяющий создавать программируемые искусственные сетки случайной формы, используя для данной для нас цели лишь структурированное лазерное излучение. В этом случае под программированием имеется в виду возможность перестройки системы экситон-поляритонов с одной сетки на другую без необходимости сотворения новейшей дорогостоящей системы с нуля.

При попадании лазерного излучения в полупроводниковую квантовую яму происходит возбуждение бессчетных электронов и дырок, также связанных состояний меж ними, называемых экситонами. Если расположить квантовую яму меж 2-мя зеркалами, появляется резонатор для фотонов. В итоге, у неких экситонов возникает оболочка из фотонов, и образуются новейшие экзотичные квазичастицы, состоящие наполовину из вещества и наполовину из света. Такие частички именуют экситон-поляритонами.

Экситон-поляритоны различаются высочайшей активностью и способны вести взаимодействие не только лишь вместе, да и с окружающими их электронами, дырками и экситонами. Исследователям удалось показать, что при использовании геометрически структурированного лазерного излучения экситон-поляритоны начинают отталкиваться от возбужденных электронов, дырок и экситонов, которые повторяют геометрию возбуждения либо, по другому говоря, поляритоны движутся в рамках искусственно сформированного лазером ландшафта.

Создаваемый лазером потенциал влияет лишь на экситон-поляритоны и не повлияет на фотоны снутри резонатора – в этом заключается принципное отличие данной системы от систем на фотонных кристаллах. Создав лазерную маску с трансляционной симметрией, исследователи воспроизвели базовый признак твердотельных систем, а конкретно образование энергетических зон в кристаллах в случае экситон-поляритонов подобно тому, как это происходит в случае электронов в твердотельных материалах.

«Результаты данной для нас работы открывают способности для последующих исследовательских работ в области квантовой физики, а именно, для исследования диссипативных систем почти всех тел с внедрением решеток, владеющих качествами, которые нереально воспроизвести в эрмитовых квантовых системах», – отмечает один из создателей статьи, доктор Пикап.

«Это очень впечатляющий итог для таковой относительно новейшей области, как неэрмитовая топологическая физика», – добавляет доктор Сигурдссон. Чтоб поменять структуру энергетических зон, довольно только подходящим образом настроить лазерную маску, что дозволит неинвазивным методом управлять квантовыми состояниями в искусственных сетках.

Приобретенные результаты могут отыскать применение в разных приложениях – от систем оптической связи и обработки инфы до высокочувствительных биомедицинских сенсоров и систем генерации оптического излучения с топологической защитой. Результаты исследования также открывают новейшие способности для исследования базовых вопросцев физики применительно к сеткам почти всех тел в открытой (неэрмитовой) квантовой среде.

Источник: naked-science.ru

Ещё новости

Leave a Comment