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科技实时动态:特殊研究指向量子发现

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莱斯大学的科学家们以出色的研究着称,但是由物理学家Junichiro Kono领导的一篇新论文最直接地说明了这一点。

在Kono实验室创建的独特材料中发现的 特殊点是Nature Photonics中出现的一篇论文中的几个启示之一 。

这些光谱奇点是另一种现象的核心,该团队新发现的能力可以持续调节在真空中受限的光和物质的弱和超强耦合之间的过渡。这种能力可以让研究人员有机会探索先进的信息存储或一维激光等新型量子技术。

Kono和他的同事具有将 固体中的光子和激子(束缚电子 - 空穴对)结合在一起以形成量子阱中的凝聚态物质的专业知识 。他们通过 在2016年用光和磁场操纵电子来报告他们这样做的能力 。

同年,他们宣布了制造高度对齐的晶圆级单壁碳纳米管薄膜的能力 。

在新的工作中,Kono和Rice博士后研究员和主要作者Weilu Gao结合了早期论文中的技术,并使用偏振光触发 在腔内的一维纳米管内形成 称为 极化子 - 强耦合光和物质的 准粒子。在室温下。

因为极化子只能沿着对齐的纳米管的长度共振,所以当入射光在相同方向上极化时它们会出现。当转动90度时,极化子逐渐消失。

极化子出现和消失的极化角被称为特殊点,在理论界朋友介入之前,河野和高智晟都认为它很重要。

“发现这一点非常重要,令人惊讶,”河野说。“在我们的论文的第一个版本中,我们并没有真正强调它。但是在审查过程中,我们向理论家展示了数据,他指出,“你在这里有这种类似狄拉克点的特征。” 我们开始更仔细地看待它,确实有一个特殊的观点。“

狄拉克点是石墨烯的特征; 它们出现在材料的导电和价带连接的地方,使其成为理想的电导体。在半导体材料中,带之间的能量分离决定了材料的 带隙。

在其他情况下研究了例外点; 在最近的实验中,科学家们表明 光线本身可能会 在这样一个点上减速或停止。

“石墨烯中电子的许多异常性质与这个特殊点的存在有关,称为狄拉克点,或能量零点,”科诺说。“与砷化镓或硅等固体半导体相比,石墨烯的能带结构完全不受影响,它们的导带和价带决定了它们的带隙。

“在我们的例子中,当偏振光与薄膜平行时,我们在上下极化子之间有一种带隙,但是转向光偏振会改变一切。当你达到特殊点时,带隙关闭,极化子消失。“

Kono说,这项工作还表明,对齐的纳米管相互配合。“ 随着我们增加纳米管的数量,真空Rabi分裂(真空中光子与固体膜中电子之间的耦合强度的测量)增加,”他说。“这证明纳米管在与腔光子相互作用时相互协作。”

高说,赖斯实验表明,可以找到一种方法来从真空中产生光子 - 光的元素粒子。这对于量子级存储来说可能很重要,因为它是从量子比特中提取数据的一种方法。

“有关于将虚拟光子转换为真实光子的理论建议,有时称为 卡西米尔 光子,”科诺说。“我们可以让空腔内的物质与真空相互作用,当我们以某种方式触发系统时,我们会破坏耦合,突然光子就会出现。这是我们想要做的一个实验,因为从真空中按需生产光子会很酷。“

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