Een artikel dat de resultaten van de studie beschrijft, werd gepubliceerd in de fysieke evaluatie B-letters. Polariton is een kwantumdeeltje bestaande uit foton en exciton. Dankzij het unieke duet van licht en materie opent Polariton brede vooruitzichten voor het creëren van een nieuwe generatie op polariton gebaseerde apparaten.
Onderzoekers van de faculteit van toegepaste wiskunde en theoretische fysica van de Universiteit van Cambridge Alexander Johnston en Kirill Kalinin en professor in het centrum voor fotonica en kwantummaterialen van Skoltech en Cambridge University Natalya Berloff toonden aan dat geometrisch gerelateerde polariton-condensaten die aanwezig zijn in halfgeleiderapparaten simuleer moleculen met verschillende eigenschappen.
Het gebruikelijke molecuul is een reeks atomen die in een bepaalde volgorde worden geassocieerd. Volgens zijn fysische eigenschappen van een molecuul verschilt bijvoorbeeld H2O-watermolecuul, aanzienlijk van de atomen opgenomen in de samenstelling, in dit geval, atomen van waterstof en zuurstof. "In ons werk tonen we aan dat clusters van het interageren van polariton- en fotonisch condensaat een aantal exotische en compleet verschillende structuren -" moleculen "kunnen vormen, om te beïnvloeden welke u kunstmatig kunt. Deze "kunstmatige moleculen" en de condensaten die zijn opgenomen in hun compositie hebben fundamenteel verschillende energietoestanden, optische eigenschappen en oscillatiemodi ", zegt Alexander Johnston.
Tijdens het proces van numerieke modellering van twee, drie en vier interactieve polariton-condensaties hebben onderzoekers de aandacht vestigden op de aanwezigheid van ongebruikelijke asymmetrische stationaire staten. Tegelijkertijd hadden slechts enkele van de condensaten dezelfde dichtheid in de hoofdtoestand. "In de loop van verder onderzoek ontdekten we dat dergelijke staten een verscheidenheid aan vormen kunnen nemen die kunnen worden gecontroleerd door individuele fysieke parameters van het systeem aan te passen. Op basis van deze observaties hebben we een veronderstelling gegeven over het bestaan van "kunstmatige polaritonmoleculen" en aangeboden om de mogelijkheden van hun gebruik in kwantuminformatiesystemen te onderzoeken ", vervolgt Alexander Johnston.
In het bijzonder beschouwden de onderzoekers het zogenaamde "asymmetrische dia's" bestaande uit twee interagerende condensaten met een ongelijk aantal deeltjes, ondanks het feit dat ze op hen dezelfde hoeveelheid licht vallen. Bij het combineren van twee overlijden wordt een notebookstructuur gevormd, vergelijkbaar met enige zin door een homo-tenor-molecuul, bijvoorbeeld waterstofmolecuul H2. Bovendien kunnen kunstmatige polaritonmoleculen complexere structuren vormen die kunnen worden beschouwd als "kunstmatige polaritonverbindingen".
"We zien geen obstakels om complexere structuren te creëren. Ons onderzoek heeft het dus mogelijk gemaakt om de aanwezigheid van een breed scala aan exotische asymmetrische staten in de airtale configuraties te identificeren, en in sommige structuren hadden alle condensaten verschillende dichtheid (ondanks dezelfde sterkte van alle verbindingen), waardoor het mogelijk maakt een analogie met chemische verbindingen, "voegt Alexander Johnston toe.
Indien, in afzonderlijke notebookstructuren, wordt elke asymmetrische dialsteen beschouwd als een afzonderlijke "draai", bepaald door de oriëntatie van de dichtheid asymmetrie, zal interessante wijzigingen in de graden van vrijheid van het systeem met zich meebrengen (onafhankelijke fysieke parameters die nodig zijn om de staten te bepalen): Discrete "ruggen" verschijnen als gevolg van de beschikbaarheid van "spins" vrijheidsgraad in aanvulling op continue vrijheidsgraden, die worden bepaald door de fasen van condensaat.
U kunt de relatieve oriëntatie van elk van de DOA's regelen door de kracht van de relatie tussen hen te variëren. Aangezien het gebruik van een hybride discrete continu-systeem de nauwkeurigheid en werkzaamheid van het kwantuminformatiesysteem kan verbeteren, stelde de onderzoekers voor om een hybride notebookstructuur als basis te gebruiken.
"Bovendien hebben we een verscheidenheid aan exotische asymmetrische staten gevonden in Triad- en notebook-systemen. Om een soepele overgang van de ene toestand naar de andere te garanderen, is het voldoende om het laservermogen te veranderen bij het ontvangen van condensaten.
Gezien de aanwezigheid van een dergelijke eigenschap, kan worden aangenomen dat deze staten de basis kunnen zijn voor een polariton logisch systeem dat niet nul en één gebruikt als in klassieke berekeningen, maar een breder scala aan discrete staten. Met behulp van een dergelijke logica kunnen Polariton-apparaten worden gecreëerd met een aanzienlijk lager niveau van stroomdissipatie in vergelijking met traditionele methoden en werken voor verschillende ordes van grootte sneller ", zei Professor Natalia Berloff.
Bron: Naked Science