Поляритонные конденсаты позволят контролировать частоту изменения направления вращения квантовых вихрей
Группа ученых из Сколтеха поделилась новыми результатами исследования поляритонных конденсатов. Исследователи пришли к выводу, что при оптическом возбуждении поляритонный конденсат может занимать сразу два близко расположенных энергетических уровня, что позволяет формировать массивы квантовых вихрей. Результаты исследования могут быть полезны для совершенствования оптических пинцетов, увеличения ширины канала передачи данных в линиях оптической связи и в других сферах.
Статья опубликована в журнале Applied Physics Letters и отмечена на обложке еженедельного выпуска. Новое исследование продолжает серию фундаментальных работ, посвященных оптическим вихрям — оптическим пучкам, фаза которых закручена по спирали вокруг оси их распространения. В 2022 году ученые Сколтеха, совместно с коллегами из Исландского университета и Саутгемптонского университета, впервые показали, как формируется кластер квантовых вихрей с периодически меняющимися зарядами. Авторам удалось обнаружить кластер из четырех вихрей и пронаблюдать периодические изменения знаков их зарядов с интервалом в одну пятую наносекунды.
«Поляритоны — это квазичастицы, состоящие из света и материи. Они способны формировать макроскопическое когерентное состояние по механизму конденсации Бозе-Эйнштейна — то есть такое состояние, когда возникает ансамбль этих частиц, и все они ведут себя, грубо говоря, как одна частица и описываются одной волновой функцией. Но конденсация поляритонов в неорганических микрорезонаторах достигается не при комнатной, а при экстремально низкой температуре, поэтому для наблюдения конденсации поляритонов мы помещаем образец, в котором они появляются, в криостат, где он охлаждается до четырех градусов Кельвина», — рассказывает о серии исследований первый автор работы Кирилл Ситник, младший научный сотрудник Лаборатории гибридной фотоники в Центре фотоники и фотонных технологий Сколтеха.
«В 2006 году было показано, что на поляритонах можно наблюдать ту же самую физику, что и на холодных атомах, например, формирование квантовых вихрей. При этом экспериментальная техника получения конденсата намного проще. Поэтому мы исследуем физику конденсатов на поляритонах. Мы обнаружили, что при оптическом возбуждении поляритонного конденсата и при его захвате в оптическую ловушку, он может занимать одновременно два близко расположенных энергетических уровня, которые могут формировать массивы квантовых вихрей с периодически изменяющимися топологическими зарядами», — продолжил Кирилл Ситник.
В экспериментах вместо круговой ловушки использовалась эллиптическая, что привело к появлению двух пространственных состояний, занимающих разные энергетические уровни. Биения между этими состояниями и приводят к периодическим колебаниям знака топологического заряда, то есть к периодическим изменениям направления вращения такого вихря. Поэтому исследователи из Сколтеха в своих экспериментах варьировали эллиптичность оптической ловушки, и тем самым контролировали частоту перемены знака топологического заряда квантовых вихрей в поляритонных конденсатах. Для теоретического подтверждения экспериментальных результатов авторы использовали модель квантового гармонического осциллятора, продемонстрировавшую хорошо выраженную и предсказуемую тенденцию перестройки частоты. Модель также предсказывает нелинейное поведение этой частоты.
Telegram 
Дзен 
VK В 2017 году человечество впервые заметило объект, прилетевший из другой звездной системы. Он оказался странным, почти не похожим ни на астероид, ни на комету, и получил имя Оумуамуа. Затем появился «нормальный» межзвездный странник — комета Борисова. А в 2025-м астрономы обнаружили 3I/ATLAS — объект, который, вероятно, хранит вещество времен рождения чужих миров. Но что изменили в астрономии эти три гостя из межзвездной тьмы?
Ученые из МФТИ и Объединенного института высоких температур РАН показали, как с помощью электронного пучка управлять плазмой, в которой присутствуют пылевые частицы. Такой пучок вводится прямо в плазменный объем, изменяя при этом не только траектории движения частиц, но и свойства самой плазмы. Такой подход актуален для систем газоочистки и плазмохимических реакторов.
Американские биотехнологи впервые сообщили об обращении вспять клеточного старения в живых клетках печени человека — не мышиных, не синтетических, а именно человеческих. На волне этого результата компания привлекла 435 миллионов долларов и готовится к клиническим испытаниям.
В 2017 году человечество впервые заметило объект, прилетевший из другой звездной системы. Он оказался странным, почти не похожим ни на астероид, ни на комету, и получил имя Оумуамуа. Затем появился «нормальный» межзвездный странник — комета Борисова. А в 2025-м астрономы обнаружили 3I/ATLAS — объект, который, вероятно, хранит вещество времен рождения чужих миров. Но что изменили в астрономии эти три гостя из межзвездной тьмы?
Астрономы провели длительную радиодиагностику межзвездного объекта 3I/ATLAS и не нашли признаков искусственных технологий. Наблюдение окончательно подтвердило естественную природу ледяного тела, хотя ученые изначально не ожидали сенсации.
Роль личности в истории чаще всего иллюстрируют правителями или полководцами. Но, глядя на современную карту мира, нельзя не признать: она выглядела бы принципиально иначе, если бы не одна крестьянская девушка, которую сожгли в этот день ровно 595 лет назад.
В высокогорных районах Гималаев появился новый хищник. Он не боится людей, возглавляет стаи собак и все чаще заходит в деревни. Местные жители называют его «кхипшанг». Речь идет о гибриде гималайского волка и бродячей собаки. Ученые опасаются, что этот зверь изменит хрупкий баланс местной дикой природы и в скором времени станет весьма опасным для человека.
В доколумбовых Андах принадлежность к правящему роду определяла доступ к земле, торговле и статусу, поэтому удержать все внутри семьи было вопросом выживания. Ученые выяснили, что элиты долины Чинча решали эту задачу самым прямым способом — заключая браки между родственниками на протяжении как минимум двух поколений.
При совпадении нескольких условий наши глаза способны улавливать излучение в ближнем инфракрасном спектре. Тогда сетчатка начинает работать как нелинейный фотодетектор.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно