Bilim insanları, optik kapanmış kuantum damlacıklarını kullanarak makroskopik kuantum akılarını oluşturmak için çığır açan bir yöntem geliştirdiler. Bir yarıiletkeni iki ayna arasına yerleştirerek, optik mikrorezonatör olarak bilinen, araştırmacılar tuzağa düşürülmüş fotonlar ile malzemenin içindeki elektronik uyarılmaları manipüle edebildiler. Bu, ışığın bir akışkan veya ışık damlası oluşturabilen bosonik kuantum parçacıkları olan ekziton-polaritonların oluşumuna yol açtı.
Geleneksel olarak, polariton kondensatlarının parçacıkları yenilemek ve çürümeyi önlemek için sürekli optik pomplama gerektirir. Ancak, ne kadar yüksekse pompalama yoğunluğu, kondensatın o kadar enerjik olması ve parçacıkların kaçmasına ve mekansal korelasyonların çökmesine neden olur. Bu, optik programlanabilir polariton simülatörleri için önemli bir zorluk oluşturuyordu.
Bu sorunu çözmek için, Lecce’deki CNR Nanotec ve Varşova Üniversitesi Fizik Fakültesinden bilim insanları, yeni bir nesil yarıiletken fotoniğini kullanarak ızgaralarına başvurdular. Bu ızgaraların alt dalga boyu özelliklerini kullanarak, optik tekniklere dayanarak da olsa polariton akılarının kararlılığını ve ömürlerini artırabildiler.
Araştırmacılar deneylerinde iki büyük çıkış elde ettiler. İlk olarak, başarılı bir şekilde polaritonları doğrusal bir duruma yoğunlaştırdılar, bunu, non-radyatif doğası ve uzun ömrü ile karakterize edilen devam eden bir duruma (BIC) dönüştürdüler. İkinci olarak, gratingden gelen dispersiyon ilişkisi nedeniyle polaritonlar negatif etkili kütle kazandılar. Bu, pompalanan polaritonların normal çökme kanalları aracılığıyla kolayca kaçmasını engelledi.
Bu ilerlemeler, bilim insanlarının bir araya gelerek ve etkileşime girerek birden fazla polariton damlasını bir araya getirerek makroskopik kompleksler oluşturmasına olanak tanıdı. Bu yapay atomlar, negatif kütle BIC polaritonlarının yoğunlaşmış hali olan bu moleküler düzenlemeleri ve zincirleri özelleştirebilme olanağı sağladılar. Platform, yüksek ömürlerini korurken benzersiz bir şekilde tüm-optik programlanabilirlik avantajı sunar.
Bu araştırmanın sonuçları oldukça geniş kapsamlıdır. Bu, olağanüstü koherezans ve kararlılığa sahip büyük ölçekli kuantum akıların geliştirilmesi için olanaklar açar, yapılandırılmış doğrusal lazerleme ve karmaşık sistemlerin polariton tabanlı simülasyonlarını mümkün kılar. Optik kapanmış kuantum damlacıklarının benzersiz özellikleri, kuantum fiziği ve teknolojik ilerlemelerde yeni ufukların açılmasının anahtarını tutmaktadır.
Sonuç olarak, optik kapanmış kuantum damlacıklarını kullanarak geliştirilen bu yeni yöntem, makroskopik kuantum akıların oluşturulması için heyecan verici olanaklar sunmaktadır. Bu akıları manipüle etme ve özelleştirme yeteneği, çeşitli alanlarda bilimsel keşif ve teknolojik uygulamalar için yeni kapılar açmaktadır.
The source of the article is from the blog scimag.news