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 Ученые давно сделали вывод о том, что в поздней Античности монеты перестали представлять собой цену как валюта, однако не было понятно когда именно это произошло. Новое исследование погребения римского воина из бельгийского форта Оденбург показало, в какой момент монеты стали цениться просто весом металла в кошельке.
Долгое время считалось, что гигантские стрекозообразные, жившие 300 миллионов лет назад, стали такими из‑за высокого содержания кислорода. Тогда в атмосфере его было около 30% вместо сегодняшних 21%. Учёные полагали, что крупные насекомые задохнулись бы в нашей атмосфере. Но оказалось, что это не так.
Считается, что современная музыка стала простой и даже примитивной. Ученые из Италии математически проверили эту гипотезу и подтвердили, что даже самые сложные жанры со временем стали дрейфовать к простоте и повторам одних и тех же составляющих.
Шведские биологи отследили миграцию обыкновенного соловья с помощью миниатюрных датчиков-рюкзаков. Как оказалось, при пересечении Сахары и Аравийской пустыни птицы летят только по ночам и не ищут пищу. Соловьи преодолевают пустыню без дозаправки, полагаясь лишь на накопленный заранее жир.
Вода из другой звездной системы оказалась не похожа на земную: в составе третьего межзвездного объекта нашли рекордное содержание дейтерия — тяжелого изотопа водорода. Этот химический след указывает на необычные условия формирования системы, где возникла комета, и меняет представления о сценариях рождения далеких планетных систем.
На границе возможностей оптоволокна лазерный пучок самоорганизовывается в мощный, сфокусированный луч-иглу. Параметры этого излучения таковы, что позволяют в реальном времени без дополнительных ухищрений рассматривать клеточные процессы.
В последнее время пуски с российских северных космодромов осуществляют без предварительного уведомления, чего не было в прошлом. Вероятно, дело в недавно упомянутых главой «Роскосмоса» атаках на Плесецк во время пуска. Сегодняшний запуск обеспечил вывод на орбиту космических аппаратов военного назначения.
Четыре человека, летящие к Луне, столкнулись с целым рядом мелких неприятностей — от низкой температуры в начале работы до поломки мочевыводящей системы туалета на вторые сутки и необходимости взамен пользоваться пакетами. К счастью, пока самые крупные сложности удалось компенсировать. Но все они вместе могут сдвинуть ситуацию к решению, о котором Naked Science уже говорил в нашем видеоподкасте о миссии: не исключено, что при высадке астронавтов на Луне их корабль состыкуют со Starship не на окололунной, а уже на околоземной орбите.
Когда международная экспедиционная группа, исследующая море Уэдделла в Антарктиде на борту ледокола «Поларштерн», попыталась укрыться от шторма, ученые и экипаж судна удивились внезапному появлению острова, не обозначенного ни на одной морской карте.
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