Diaboliska punkter (DP) introducerar sätt att studera topologisk fas och märklig energispridning. Forskare i Kina och partners från Storbritannien demonstrerade DP:er i starkt kopplade aktiva mikrodiskar. En ny makroskopisk kontroll av backscattering baserad på konkurrensen mellan defekter och kvantemitters användes för att uppnå DP. Detta arbete banar väg för att integrera DP:er och mer exotiska fenomen i kvantinformationsprocesser med kvantemitters, och kommer att inspirera till ytterligare forskning med UP.

DP:er härrör från parameterberoende degenerationer av ett systems energinivåer. På grund av den topologiska Berry-fasen, DP spelar en grundläggande roll i fysisk och kemisk dynamik, såsom märklig fotonik i 2D-material eller system av kondenserad materia som tillhandahåller topologisk kvantbearbetning. Under tiden, aktiva sändare i fotoniska strukturer är väsentliga för det koherenta elektron-fotongränssnittet i det kvantfotoniska nätverket. Därför, realisering av DP:er i aktiva fotoniska strukturer kan till stor del gynna implementeringen av kvantinformationsbehandling och uppskalning i kvantnätverket. Dock, flera kvantemitter i aktiva håligheter är vanligtvis slumpmässigt placerade, vilket resulterar i symmetrisk och okontrollerbar backscattering som förbjuder en degeneration med endast triviala egentillstånd. Som ett resultat, det sammanhängande gränssnittet mellan elektroner och fotoner vid DP är svårt att uppnå.

I en tidning som nyligen publicerats i Ljusvetenskap och tillämpning , forskare från Institutet för fysik, Kinesiska vetenskapsakademin och medarbetare demonstrerar DP:er i två starkt kopplade mikrodiskar med inbäddade kvantprickar (QDs). På grund av att individuell kontroll av varje QD är omöjlig, en makroskopisk kontroll av backscattering föreslogs baserat på konkurrensen mellan två typer av scatterers (QDs och defekter), vilket löser problemet med låg styrbarhet. Genom optimering, en balanserad konkurrens uppnåddes framgångsrikt med backscattering kopplingsstyrka från negativ till positiv i enstaka mikrodiskar, framgår tydligt av den experimentella statistiken. Vidare, jämfört med enstaka mikrodisketter med tvådimensionella Hamiltonianer, två starkt kopplade mikrodiskar har supermodes med fyrdimensionella Hamiltonians. Spektran påverkas inte bara av den absoluta backspridningskopplingens styrka utan också av deras tecken. Således, kopplade kaviteter är en bra plattform för att studera den grundläggande fysiken för backscattering och göra DP möjlig. Hermitiska degenerationer vid DPs observerades när de backspridande kopplingsstyrkorna i två mikrodiskar har samma absoluta värde men i motsatta tecken.

Vid DP av två kopplade kaviteter, systemet har egenutrymmen där faserna av två mikrodiskar har en olinjär korrelation, indikerar en kontrollerbar fasförskjutning mellan dem. Därför, de två kopplade kaviteterna är en potential i riktad laser och kvantfaskontroll. Dessutom, när interaktionen mellan utsändare och kaviteter förbättras i framtiden, detta system kan förutses med en viktig roll för att studera kvant -DP beteenden och integrera fotoner vid DP i kvantnätverk.

"De slumpmässigt placerade kvantprickarna och defekterna är mycket svåra att kontrollera och kan resultera i symmetrisk backscattering. Vi introducerade den makroskopiska kontrollen baserad på konkurrensen mellan olika typer av scatterers och uppnådde backscattering kopplingsstyrka med både negativa eller positiva värden."

"Vi demonstrerade experimentellt ett par DP:er i spektrat med två starkt kopplade mikrodiskar, som skiljer sig från den vanliga DP utan tillbakaspridning eller i en enda perfekt mikrokavitet. DP:er här kan producera olinjär korrelation med en fasförskjutning mellan två mikrodiskar, med potentiell tillämpning inom optisk kvantinformationsbehandling, topologisk optik och fundamental fysik vid DP:er med hjälp av fotoniska strukturer, " sa forskarna.