Skiss av mekanismen som används av Tan et al. för att öka optisk olinjäritet. Fotoner (magenta bollar) kopplar starkt till excitoner (blå bollar) för att bilda polariton kvasipartiklar. När elektroner injiceras i materialet, de attraheras av polariton, skapa en topp i elektrontätheten omgiven av en ring med reducerad elektrontäthet. Det sammansatta objektet som bildas av polaritonen och omfördelningen av elektrondensitet är en polaron-polariton. Den resulterande elektrontäthetsfördelningen inducerar en långdistansavstötande kraft mellan olika polaron-polaritoner, vilket ökar den optiska olinjäriteten. Kredit:APS/Alan Stonebraker
Ett team av forskare från Institute for Quantum Electronics, ETH Zürich, Max Planck Institute of Quantum Optics och Munich Center for Quantum Science and Technology har hittat ett sätt att öka polaritonisk olinjäritet. I deras tidning publicerad i tidningen Fysisk granskning X , gruppen beskriver att bygga en mekanism för att skapa polaron-polaritoner, vilket ledde till en ökning av polaritonisk olinjäritet.
När forskare fortsätter sin strävan efter att skapa verkligt användbara kvantdatorer, de har funnit behovet av olinjära effekter i optiska informationsplattformar. Sådana effekter skulle kunna användas av informationsbärande fotoner när de interagerar för att utföra uppgifter som färgmodifiering och inducering av intrassling. Dock, sådana ansträngningar har hittills misslyckats på grund av ineffektivitet. I denna nya ansträngning, forskarna har skapat en mekanism som gör det möjligt att öka ett mediums olinjäritet.
Arbetet innebar att skapa en polariton genom att koppla en foton som var tätt bunden till en exciton på en bas av molybdendiselenid. Forskarna injicerade därefter elektroner som lockades till polaritonerna. Den attraktionen ledde till en elektrontäthet med en topp som var nära polaritonen och minskade i en cirkulär ring runt den. Resultatet var en kvasipartikel som kombinerade polaritonen med de omfördelade elektronerna - en polaron-polariton. De noterade att polaron-polaritonerna var mycket större än en polariton, vilket fick polaronerna att interagera på längre avstånd-och det ledde till en 50-faldig ökning av optisk olinearitet.
Forskarna testade sin mekanism genom att observera ljusintensitetens brytningsindex och notera skiftningar av polaron-polaritonförstärkningar. De visade också att polaron-polaritonerna kunde förstärkas med hjälp av stimulerade emissioner. De erkänner att de olinjäritetshöjningar de uppnådde inte är tillräckliga för användning i kvanttillämpningar, men observera att större ökningar kan ses genom att använda en bas med högre inneboende olinjäritet. De föreslår vidare att deras idéer kan leda till nya forskningsvägar inom vissa områden, som de som använder många intrasslade fotoner som beter sig på sätt som påminner om en kvantvätska. De noterar också att delar av deras arbete också kan vara användbara i jakten på bevis för någon.
© 2020 Science X Network
