Connect with us

Hi, what are you looking for?

Наука и технологии

Физики разрабатывают новую квантовую теорию светоиндуцированной материи

Физики разрабатывают новую квантовую теорию светоиндуцированной материи
Физики разрабатывают новую квантовую теорию светоиндуцированной материи

Группа под руководством физика из Городского университета Гонконга (CityU) недавно разработала новую квантовую теорию, которая объясняет «светоиндуцированную фазу» материи и предсказывает ее новые функции. Новая теория может произвести революцию в области квантовой фотоники и квантового управления при комнатной температуре. Это также открывает двери для множества приложений следующего поколения, основанных на свете, таких как оптическая связь, квантовые вычисления и технологии сбора света.

Ученые обнаружили в веществе экзотические фазы, помимо обычных, известных как твердая, жидкая и газообразная фазы. И в разных фазах, в которых атомы претерпевают определенное расположение в пространстве, материя может иметь разные свойства. Как одна из категорий недавно открытых фаз, светоиндуцированные фазы привлекли большое внимание ученых в последнее десятилетие, поскольку они рассматривались как многообещающая платформа для новых фотоэлектрических панелей и новых химических платформ, а также новый путь для современных квантовых технологий.

«Сверхбыстрые процессы фотоактивных молекул, такие как перенос электронов и перераспределение энергии, которые обычно происходят в фемтосекундном масштабе (10–15 с ), имеют большое значение для светособирающих устройств, преобразования энергии и квантовых вычислений », — пояснил доктор. Чжан Чжэдун, доцент кафедры физики CityU, руководивший исследованием. Результаты были опубликованы в журнале Physical Review Letters под заголовком «Многомерная когерентная спектроскопия молекулярных поляритонов: подход Ланжевена».

«Однако исследования этих процессов полны неясностей. Большинство существующих теорий, связанных со светоиндуцированными фазами, ограничены временными и энергетическими масштабами и поэтому не могут объяснить переходные свойства и сверхбыстрые процессы молекул, когда в игру вступают короткие лазерные импульсы. , Это накладывает фундаментальный предел для изучения индуцированных светом фаз материи», — сказал д-р Чжан.

Чтобы преодолеть эти трудности, д-р Чжан и его сотрудники разработали новую квантовую теорию оптических сигналов индуцированных светом фаз молекул, которая является первой в мире. Новая теория с помощью математического анализа в сочетании с численным моделированием объясняет динамику возбужденного состояния и оптические свойства молекул в режиме реального времени, преодолевая узкие места, возникающие в результате существующих теорий и методов.

Новая теория интегрирует передовую квантовую электродинамику в сверхбыструю спектроскопию. Он использует современную алгебру для объяснения нелинейной динамики молекул, что закладывает основу для разработки современных технологических приложений для лазеров и определения характеристик материалов. Таким образом, он предлагает новые принципы оптического обнаружения и квантовой метрологии.

«Что особенно увлекательно в нашей новой теории, так это то, что совместное движение кластера молекул демонстрирует волнообразное поведение, которое распространяется на расстояние. Это было недостижимо в обычных исследованиях. И это коллективное движение может существовать при комнатной температуре. а не только при сверхнизкой криогенной температуре ранее. Это означает, что точный контроль и определение движения частиц могут быть возможны при комнатной температуре. Это может открыть новые горизонты исследований, таких как коллективная химия, которая потенциально может революционизировать изучение фотохимии, — сказал доктор Чжан.

Новая квантовая теория облегчает разработку светособирающих и излучающих устройств следующего поколения, а также работу и обнаружение лазеров. Когерентность, возникающая из индуцированной светом молекулярной кооперации, может привести к яркому излучению света. Спектроскопические исследования светоиндуцированной фазы вещества в исследованиях могут помочь использовать методы оптического зондирования нового поколения и квантовую метрологию.

В более широком масштабе светоиндуцированные фазы могут обеспечить множество новых междисциплинарных приложений на основе света, таких как оптическая связь, биологическое изображение, управление химическим катализом и назначение светособирающих устройств энергосберегающим образом.

В ближайшем будущем исследователи планируют изучить индуцированные светом фазы и их влияние на квантовые материалы, а также разработать новые спектроскопические методы и методы обнаружения в контексте квантовой запутанности.

Теги: квант

В тренде