非常规计算的巨大飞跃！科学家成功操纵光的量子流体

光子盒研究院

《物理评论快报》（Physical Review Letters）最近发表的一篇论文称，俄罗斯科尔科沃科学技术研究院物理学家团队在室温光量子流体（又称极化子凝聚体）的空间操纵和能量控制方面取得了进展，这是向非常规计算技术的未来迈进的一个飞跃，标志着高速全光极化子逻辑器件的发展进入了一个关键的里程碑。

具有双色激发曲线的双染有机微腔示意图，在环形中心产生极化子凝聚物

极化子是光与物质耦合形成的混合粒子，通常被描述为一种光量子流体，人们可以通过其物质成分对其进行控制。现在，研究人员向前迈出了不朽的一步，推出了一种在室温下对液态光凝聚体进行主动空间控制的新方法。
这项研究成果的与众不同之处在于，它能够在不依赖于常用的极化子激发曲线的情况下操纵极化子凝聚态。科学家们通过在腔体中引入额外的共聚物层来完成这一壮举：该层的弱耦合性与腔体模式保持非共振。这一看似简单却令人难以置信的巧妙之举为我们打开了一扇通往无限可能的大门。
研究人员利用双色光束激发，使这个非耦合半导体层的光吸收部分饱和，从而实现了有效折射率的超快调制，同时形成了极化子凝聚态。通过奇妙的激发态吸收，他们揭开了局部诱导极化子耗散的秘密。

极化子光致发光(a)强度、(b)以蓝色方格表示的极化子光谱蓝移（左轴）以及以红点表示的相应线宽（右轴）（以半最大值全宽 (FWHM) 与泵浦吸收荧光量（下轴）和泵浦阈值（上轴）的关系进行测量）。(c)无控制光束和(d)有控制光束。
这些机制之间错综复杂的相互作用，就像设计精美的拼图一样，在室温下对极化子凝聚态的空间轮廓、密度和能量进行了无与伦比的控制。
“这一突破开创了有机极化子平台的新时代，旨在为环境条件下的液态光计算领域奠定坚实的基础。通过驯服强光-物质相互作用的迷人特性，我们可以利用极化子的全部潜力，摆脱传统腔体架构的束缚。”混合光子学实验室的研究科学家Anton Putintsev是这项工作的幕后推手，他说：“我们正在亲眼见证未来技术的发展。”
有了这项研发成果，科学家们现在就有能力设计全光偏振子逻辑器件，将超快微腔折射率调制的优势作为另一个独立的实时调整参数加以利用。它还能将这种弱耦合吸收器集成到横向设计的微腔中：例如，最近有人提出将极化子平台引入光子芯片电路领域的平面中。
参考链接：[1]http://m.stdaily.com/index/kejixinwen/202311/71cf7cd44cb346aaabd83521e7eb509a.shtml[2]https://phys.org/news/2023-10-scientists-quantum-fluids-closer-next-generation.html


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