Egy tudóscsoport mérföldkövet ért el a kvantumfizika konvertáláskor fénysugár szuperszilárd testben, egy olyan anyag, amely egyszerre mutatja be kristályos szerkezet y súrlódásmentes áramlás. A kísérlet, amelyet ben publikáltak Természet, manipulációján alapul polaritonok, hibrid részecskék, amelyek egyesítik a fényt és az anyagot. Amikor a félvezetőre lőtt lézerrel A speciálisan megtervezett kutatóknak sikerült egy egyedi kvantumszervezetet létrehozniuk, létrehozva a szuperszilárd fényállapot. Ez a felfedezés nemcsak a tanulmányozás új módját kínálja egzotikus anyag, de forradalmasíthatja a kvantumtechnológiák fejlődését is, től fejlett számítástechnika a nemlineáris optikáig.
A fény lehetetlen kvantumállapottá alakult
Eddig a szuperszilárdság, olyan jelenség, amikor egy anyag egyidejűleg a szilárd és szuperfolyékony, csak a vele végzett kísérletekben figyelték meg ultrahideg atomok közeli hőmérsékleten Abszolút nulla. Ebben az új tanulmányban azonban a fizikusoknak sikerült szuperszilárd anyagot generálnak fény segítségével, egy teljesen más közeg.
A kísérletet a gallium-arzenid félvezető anyag, amely egy sor bordát tartalmazott, amelyek célja a lézerfény meghatározott mintázat szerinti vezetése. Az anyag gerjesztésével a nagy pontosságú lézersugár, a kutatók elérték a kondenzációt polaritonok, hibrid részecskék, amelyek egyesítik a fényt és az elektronokat. Ezeket a kvázirészecskéket átvettük a kvantumrend mintája, ami egy szerkezet kialakulásához vezetett szuperszilárd fény.
Ez a megközelítés azt jelenti forradalom a kvantumfizikában, mivel lehetővé teszi az optikai rendszerek szuperszilárdságának vizsgálatát anélkül, hogy rendkívül alacsony hőmérsékletet kellene igénybe venni. Kívül, megnyitja az ajtót a jövőbeni technológiai alkalmazások előtt, hiszen a fotonikus platformok lehetnek jobban szabályozható és skálázható mint a hagyományos ultrahideg atomokon alapuló rendszerek.
Példátlan kísérlet
Annak ellenőrzésére, hogy a rendszer valóban szuperszilárd tulajdonságokkal rendelkezik-e, a kutatók egy sor tesztet végeztek, amelyek megerősítették egyedi kvantum viselkedését. A szuperszoliditás bemutatásának kulcsa az volt, hogy megfigyeljük, hogyan a polaritonok kialakult kristályos szerkezet nagy és alacsony sűrűségű régiókkal, egyidejűleg fenntartva a globális fáziskoherencia, ami súrlódásmentes áramlást jelez.
A kísérlet másik döntő szempontja a mérése volt sűrűség moduláció a rendszeren belül a szuperszilárd testek sajátossága. Korábbi vizsgálatokban ezt a modulációt csak ultrahideg kvantumgázokban sikerült elérni, most azonban a tudósok kimutatták, hogy a jelenség reprodukálható olyan rendszerekben, amelyek fejlett fotonika.
Ráadásul a kutatóknak sikerült észlelniük fononszerű gerjesztések, az anyagon belüli kvantumhullámok, amelyek szuperszilárd rend jelenlétét jelzik. Ezek a megfigyelések nem csak igazolják a rendszer természetét, hanem arra is utalnak A könnyű szuperszilárd anyagokat komplex kvantumjelenségek szimulálására lehetne használni soha nem látott módon.
Következmények a fizikára és a technológiára
A szuperszilárdság felfedezése egy optikai rendszerben átalakítani a kvantumkutatást és előidézik a fejlett technológiák új generációja. A legközvetlenebb alkalmazások közé tartozik a fejlesztés ultra-precíz kvantumérzékelők, új formái kvantum információ feldolgozás, és a tervezése mesterséges anyagok testreszabható optikai tulajdonságokkal.
A könnyű szuperszilárd anyagok is kínálhatnak a egyedülálló platform az anyag egzotikus állapotainak felfedezésére, segítve a fizikusokat abban, hogy jobban megértsék az olyan jelenségeket, mint pl nem szokványos szupravezetés vagy a laboratóriumban szimulált sötét anyag. Ezenkívül a fény használata az ultrahideg atomok helyett azt jelenti, hogy ezek a kísérletek képesek hozzáférhetőbb hőmérsékleten kell elvégezni, amely felgyorsíthatja a gyakorlati alkalmazások fejlesztését a kvantumoptikában és a távközlésben.
Új korszak kezdete a kvantumoptikában?
Ez az áttörés lenyűgöző kérdéseket vet fel a fény szerepe a kvantumfizikában és hogyan használható fel ez az új halmazállapot az eddig lehetetlennek tűnő problémák megoldására. A manipulálás lehetősége a fény szuperszilárd állapotban nemcsak az anyagról alkotott felfogásunkat forradalmasíthatja, hanem az újak fejlődését is kvantumszámítási platformok inkább optikán, mint szupravezető áramkörökön alapul.
Miközben a kutatók tovább finomítják ezt a módszert, valószínű, hogy az Új fotonikus anyagok soha nem látott kvantumtulajdonságokkal kezdenek megjelenni, újradefiniálva, mi lehetséges a fényfizika világában. A felfedezés, hogy fény szuperszilárd anyagot képezhet Ez nemcsak az alapkutatás mérföldköve, hanem az is annak a jele, hogy az alkalmazott kvantumtudomány új korszakába lépünk.
