Артыкул з апісаннем вынікаў даследавання апублікавана ў часопісе Physical Review B Letters. Поляритон ўяўляе сабой квантавую часціцу, якая складаецца з фатона і Эксітонны. Дзякуючы ўнікальнаму дуэту святла і матэрыі, поляритон адкрывае шырокія перспектывы для стварэння новага пакалення прылад на аснове поляритонов.
Навуковыя супрацоўнікі Факультэта прыкладной матэматыкі і тэарэтычнай фізікі Кембрыджскага ўніверсітэта Аляксандр Джонстан і Кірыл Калінін і прафесар Цэнтра фатонікі і квантавых матэрыялаў Сколтеха і Кембрыджскага універсітэта Наталля Берлофф паказалі, што па-геаметрычнаму звязаныя поляритонные кандэнсату, прысутныя ў паўправадніковых прыладах, здольныя мадэляваць малекулы з рознымі ўласцівасцямі.
Звычайная малекула - гэта сукупнасць атамаў, звязаных ў вызначаным парадку. Па сваіх фізічных уласцівасцях малекула, напрыклад, малекула вады H2O, істотна адрозніваецца ад ўваходзяць у яе склад атамаў, у дадзеным выпадку, атамаў вадароду і кіслароду. «У нашай працы мы паказваем, што кластары ўзаемадзейнічаюць поляритонных і фатонных кандэнсат могуць утвараць шэраг экзатычных і цалкам розных структур -« малекул », ўздзейнічаць на якія можна штучным чынам. Гэтыя "штучныя малекулы» і ўваходзяць у іх склад кандэнсату маюць прынцыпова розныя энергетычныя стану, аптычныя ўласцівасці і моды ваганняў », - распавядае Аляксандр Джонстан.
У працэсе колькаснага мадэлявання двух, трох і чатырох ўзаемадзейнічаюць поляритонных кандэнсату даследчыкі звярнулі ўвагу на наяўнасць незвычайных асіметрычных стацыянарных станаў. Пры гэтым толькі некаторыя з кандэнсатам мелі аднолькавую шчыльнасць ў асноўным стане. «У ходзе далейшага даследавання мы выявілі, што такія станы могуць прымаць самыя розныя формы, якімі можна кіраваць, наладжваючы асобныя фізічныя параметры сістэмы. На аснове гэтых назіранняў мы зрабілі здагадку аб існаванні «штучных поляритонных малекул» і прапанавалі даследаваць магчымасці іх выкарыстання ў квантавых інфармацыйных сістэмах », - працягвае Аляксандр Джонстан.
У прыватнасці, даследчыкі разгледзелі так званую «асіметрычную дыядэму», якая складаецца з двух якія ўзаемадзейнічаюць кандэнсату з няроўным колькасцю часціц, нягледзячы на тое, што на іх трапляе аднолькавая колькасць святла. Пры аб'яднанні двух дыядаў утворыцца сшыткавых структура, аналагічная ў нейкім сэнсе гомоядерной малекуле, напрыклад, малекуле вадароду H2. Акрамя таго, штучныя поляритонные малекулы могуць утвараць больш складаныя структуры, якія можна разглядаць як «штучныя поляритонные злучэння».
«Мы не бачым ніякіх перашкод для стварэння больш складаных структур. Так, наша даследаванне дазволіла выявіць наяўнасць у сшыткавых канфігурацый шырокага спектру экзатычных асіметрычных станаў, прычым у некаторых структурах усе кандэнсату мелі розную шчыльнасць (нягледзячы на аднолькавую трываласць ўсіх злучэнняў), што дазваляе правесці аналогію з хімічнымі злучэннямі », - дадае Аляксандр Джонстан.
Калі ў асобных сшыткавых структурах кожную асіметрычную дыядэму разглядаць як асобны «спін», вызначаны арыентацыяй асіметрыі шчыльнасці, то гэта пацягне за сабой цікавыя змены ў ступенях свабоды сістэмы (незалежных фізічных параметрах, неабходных для вызначэння станаў): за кошт наяўнасці «спіной» з'явіцца дыскрэтная ступень свабоды ў дадатак да бесперапынных ступеням свабоды, якія вызначаюцца фазамі кандэнсату.
Кіраваць адноснай арыентацыяй кожнай з дыядаў можна, вар'іруючы сілу сувязяў паміж імі. Паколькі выкарыстанне некаторай гібрыднай дыскрэтна-бесперапыннай сістэмы можа павысіць дакладнасць і эфектыўнасць квантавай інфармацыйнай сістэмы, даследчыкі прапанавалі выкарыстоўваць у якасці асновы такой сістэмы гібрыдную сшыткавых структуру.
«Акрамя таго, мы выявілі мноства экзатычных асіметрычных станаў у трыядных і сшыткавых сістэм. Для забеспячэння паступовага пераходу ад аднаго стану да іншага дастаткова проста змяніць магутнасць лазера пры атрыманні кандэнсату.
Улічваючы наяўнасць такога ўласцівасці, можна меркаваць, што гэтыя станы могуць стаць асновай для поляритонной лагічнай сістэмы, якая выкарыстоўвае не нуль і адзінку як у класічных вылічэннях, а больш шырокі набор дыскрэтных станаў. З дапамогай такой логікі можна было б ствараць поляритонные прылады з істотна больш нізкім узроўнем рассейвання магутнасці ў параўнанні з традыцыйнымі метадамі, прычым якія працуюць на некалькі парадкаў хутчэй », - адзначае прафесар Наталля Берлофф.
Крыніца: Naked Science