Группа физиков из CNR-Nanotec в Лечче, Университета Павии, Принстонского университета и Лионского университета продемонстрировала конденсацию Бозе-Эйнштейна с использованием плоского волновода, в котором квантовые ямы полупроводника были сильно связаны со связанным состоянием в континууме (BIC). В своей статье, опубликованной в журнале Nature , группа описывает, как они разработали и построили волновод с поддержкой BIC и использовали его для демонстрации поляритонной конденсации Бозе-Эйнштейна.
БИК — это топологические состояния в квантовой системе, обладающие уникальными свойствами — их энергия находится в спектре мод, распространяющихся в окружающем их пространстве. Они не взаимодействуют с другими состояниями в континууме, а их энергия, которая считается реальной, имеет бесконечную добротность. Они также не могут излучать в дальнее поле. Такие состояния могут существовать в акустических, электронных и фотонных системах. В этой новой работе исследователи работали с ними над фотонной системой, где кристаллы используются для улучшения их нелинейных эффектов.
Работа группы включала использование свойств BIC для демонстрации поляритонной конденсации Бозе-Эйнштейна (когда газ охлаждается почти до абсолютного нуля, образуя новое состояние материи) в плоском волноводе (устройство, которое направляет свет в вертикальном направлении). .)
В своей работе исследователи построили волновод, используя 12 слоев арсенида галлия — каждый слой был разделен барьерами. Затем пять верхних слоев были протравлены одномерной решеткой, которая была разработана для обеспечения резонансного состояния BIC с возбуждением квантовых ям в слоях. Это также гарантировало, что материя и свет будут сильно связаны. Это привело к образованию экситон-поляритонов, которые из-за БИК были локализованы и имели бесконечно узкую ширину линии.
Затем исследователи запустили свое устройство, используя лазерные импульсы, направленные на волновод, и при этом продемонстрировали поляритонную конденсацию Бозе-Эйнштейна — они наблюдали выбросы с двойным пиком вблизи краев BIC, сужение ширины линии и появление синего смещения. Они также показали, что свойства BIC, наблюдаемые поляритонами, были как выше, так и ниже порогового уровня возбуждения, связанного с конденсацией.
Теги: квант, фотон, энергия
