Создание идеальных поляритонов: Новые правила для оптических компьютеров

Поляритоны — это квазичастицы, которые сочетают в себе свойства света и материи. Об этом сообщает phys.org.Они могут стать ключом к созданию оптических компьютеров и других квантовых устройств, работающих на световых волнах. В новой статье, опубликованной в журнале Chem, группа химиков из Колумбийского университета представила три основных правила для создания идеальных поляритонов.

Исследовательская группа под руководством Милана Делора протестировала различные материалы, от пленок с хаотично расположенными молекулами до организованных молекулярных кристаллов и фиксированных решеток двумерных материалов. Они выявили три ключевых правила: выбранный материал должен иметь большую оптическую поглощаемость, низкую степень беспорядка и немного врожденной делокализации экситонов.

Свет движется быстро, но имеет длинные волны и слабо взаимодействует сам с собой. Частицы, из которых состоит материя, малы и сильно взаимодействуют друг с другом, но движутся медленно. Соединяя свет и материю, можно создать гибридную квазичастицу — поляритон, который объединяет преимущества обоих миров: сильные взаимодействия и быстрое волновое движение.

Делор и его команда особенно интересуются экситон-поляритонами, которые образуются при соединении фотонов с энергией возбужденных электронов в материале. Эти поляритоны особенно перспективны для создания высокоскоростных оптических компьютеров.

Современные компьютеры работают на основе системы крошечных ворот, которые открываются и закрываются для регулирования передачи информации. В электронных компьютерах эти ворота — транзисторы, которые открываются и закрываются при взаимодействии электронов. Свет мог бы предложить более быстрый и эффективный способ передачи информации, если бы фотоны взаимодействовали друг с другом. Но они этого не делают: любой луч света просто проходит через другой, что делает создание световых ворот сложной задачей.

Поляритоны предлагают решение для создания полностью световых компьютеров. Они образуются, когда свет сильно взаимодействует с материалом на квантовом уровне. Фотоны помогают возбуждениям, таким как энергия возбужденных электронов, становиться когерентными (синхронизированными) на больших пространственных масштабах — подобно тому, как группы светлячков начинают мигать в унисон. Любое возмущение одного из них отражается на целом.

В 2023 году Делор и его команда разработали ультрабыструю технику визуализации, которая может захватывать экситон-поляритоны в движении. Они наблюдали волны — признак когерентности, но только до определенного предела. Когда гибридные частицы становились более «материальными», они увеличивали свои взаимодействия, но теряли когерентность из-за повышенной чувствительности к шуму, таким как беспорядок в материале.

«Вы видите проблему: когда вы объединяете свет и материю, вы не просто наследуете лучшие части, вы также наследуете худшие», — сказал Делор. «Наша задача была найти системы, которые оптимизируют когерентность, приходящую от света, с сильными взаимодействиями от материи, минимизируя слабости».

Делор, вместе с постдокторантом Йонгсоком Хонгом и аспирантом Дин Сю, начали разрабатывать и тестировать материалы в поисках лучших свойств для производства поляритонов.

ЦАХАЛ ликвидировал двух террористов, пересекших линию разграничения в Газе (видео)

В двух отдельных инцидентах израильские военнослужащие ликвидировали палестинских террористов, которые пересекли линию прекращения огня в секторе Газа.

Разворот: жители юга Ливана массово покидают юг и уезжают в Сидон и Бейрут

Заместитель председателя политического совета «Хезболлы» Махмуд Камати призвал жителей юга не возвращаться домой, назвав перемирие временным. Это вызвало новый поток беженцев на север.

ЦАХАЛ создаст «желтую линию» на юге Ливана, чтобы ограничить доступ к деревням

CNN сообщает со ссылкой на высокопоставленных лиц ЦАХАЛа о создании «желтой линии» на юге Ливана для предотвращения возвращения жителей в 55 деревень и уничтожения инфраструктуры Хезболлы.

ЦАХАЛ вошел в дом террориста Мухаммеда Суити и поднял там флаг Израиля

Сообщается о рейде ЦАХАЛа в доме Мухаммеда Суити в деревне Хирбет-Салама. Ранее террорист был ликвидирован при попытке проникновения в поселение Негохот с ножом. Пострадавших нет.

Иран отвергает требование США о передаче обогащенного урана

Тегеран категорически опроверг заявления президента США Дональда Трампа о готовности передать обогащенный уран, назвав ядерные материалы «священными».

Больше из категории

США: удар по Ирану был неизбежен, Израиль лишь ускорил решение (видео)

Сенатор Марко Рубио объяснил, что операция стала необходимой из-за приближения «точки иммунитета» Тегерана, а не из-за планов Израиля.

Курды готовят наступление в Иране с оружием из Израиля и США

Тысячи курдских добровольцев вооружаются в западном Иране и просят у Вашингтона и Иерусалима прикрытие с воздуха.

Иран обстрелял Катар: ракета попала в базу США

Тегеран запустил две баллистические ракеты по Катару. Одна перехвачена, вторая ударила по авиабазе Аль-Удейд, где размещены американские военные.

Мадрид ответил Трампу: США обязаны соблюдать международное право

Испания потребовала от Вашингтона придерживаться международного права и торговых соглашений с ЕС после новых заявлений Дональда Трампа.

ЦАХАЛ предупреждает: эвакуация из южного Ливана

Армия распространила экстренные предупреждения о готовящихся ударах по объектам Хезболлы в деревнях Кфар-Джуз, Харув и Кфур района Набатие.

Перехваты и взрывы в центре Израиля (видео)

Сирены и взрывы разбудили центр страны: ракеты перехватили над Ришон-ЛеЦионом и Бакаром, обломки упали в открытые поля, пострадавших нет.

Южный Ливан: бой ЦАХАЛ и Хизбаллы (видео)

В киббе Цфар-кила зафиксировано перестрелка между солдатами армии Израиля и боевиками шиитского движения.

ЦАХАЛ: Жителям разрешили покинуть укрытия-(ru — heb)

Командование тыла ЦАХАЛ разрешило жителям Израиля покинуть укрытия, но предписало оставаться вблизи убежищ. Решение принято после оценки ситуации, гражданам следует следовать указаниям военных.