I årtionden, forskare har trott att de kvantstatistiska egenskaperna hos bosoner bevaras i plasmoniska system, och kommer därför inte att skapa annan form av ljus.

Detta snabbt växande forskningsfält fokuserar på ljusets kvantegenskaper och dess interaktion med materia på nanoskalanivå. Stimulerad av experimentellt arbete med möjligheten att bevara icke-klassiska korrelationer i ljus-materia-interaktioner medierade av spridning av fotoner och plasmoner, det har antagits att liknande dynamik ligger till grund för bevarandet av de kvantfluktuationer som definierar ljuskällornas natur. Möjligheten att använda nanoskalasystem för att skapa exotiska former av ljus kan bana väg för nästa generations kvantenheter. Det skulle också kunna utgöra en ny plattform för att utforska nya kvantfenomen.

I nya rön publicerade i Naturkommunikation , forskare från Louisiana State University och fyra samarbetande universitet har introducerat en upptäckt som förändrar ett paradigm inom kvantplasmonik genom att demonstrera potentialen hos metalliska nanostrukturer att producera olika former av ljus.

Deras papper, "Observation av modifieringen av kvantstatistik för plasmoniska system, " skrivet av medarbetare från University of Alabama i Huntsville, Technologico de Monterrey, Universidad Nacional Autónoma de México och Universidad Autónoma Metropolitana Unidad Iztapalapa, visar att kvantstatistiken för multipartikelsystem inte alltid bevaras i plasmoniska plattformar. Den beskriver också den första observationen av den modifierade kvantstatistiken.

Huvudförfattare, LSU postdoktoral forskare Chenglong You och LSU doktorand Mingyuan Hong, visar att optiska närfält ger ytterligare spridningsvägar som kan inducera komplexa multipartikelinteraktioner.

"Våra resultat avslöjar möjligheten att använda multipartikelspridning för att utföra utsökt kontroll av kvantplasmoniska system, " Du sa. "Detta resultat omdirigerar ett gammalt paradigm inom området kvantplasmonik där den grundläggande fysiken som avslöjats i vår upptäckt kommer att ge en bättre förståelse av kvantegenskaperna hos plasmoniska system, och avslöja nya vägar för att utföra kontroll av kvantmultipartikelsystem."

Forskning utförd av den experimentella kvantfotonikgruppen vid LSU som resulterade i dessa nya rön utfördes i biträdande professor Omar Magaña-Loaizas kvantfotoniklaboratorium.

"Vi konstruerade metalliska nanostrukturer, tillverkad i guld, att producera olika typer av ljus, " sa Hong. "Vår nanoskalaplattform utnyttjar dissipativa plasmoniska närfält för att inducera och kontrollera komplexa interaktioner i många kroppssystem av fotoner. Denna förmåga tillåter oss att kontrollera kvantfluktuationerna i multifotonsystem.

Möjligheten att konstruera ljus med olika kvantmekaniska egenskaper har enorma konsekvenser för flera kvantteknologier.

"Till exempel, vår plattform möjliggör minskningen av kvantfluktuationerna i multifotonsystem för att öka känsligheten hos protokoll för kvantavkänning, " Sa Magaña-Loaiza. "I vårt labb, vi kommer att utnyttja denna utsökta grad av kontroll för att utveckla kvantsimuleringar av lätt transport. Detta kommer att möjliggöra en eventuell design av bättre och mer effektiva solceller."