Однофотонный переключатель Advance

Возможность включать и выключать физический процесс с помощью всего одного фотона является фундаментальным строительным блоком для квантовых фотонных технологий. Понимание этого в архитектуре масштаба важно для масштабируемости, что усиливает прорыв исследователей Городского колледжа Нью-Йорка во главе с физиком Винодом Меноном. Они впервые продемонстрировали использование «ридберговских состояний» в твердотельных материалах (ранее показанных в газах с холодными атомами) для усиления нелинейно-оптических взаимодействий до беспрецедентных уровней в твердотельных системах. Это достижение – первый шаг к реализации масштабируемых однофотонных переключателей в масштабе кристалла.


В твердотельных системах экситон-поляритоны, полусветовые квазичастицы, образующиеся в результате гибридизации электронных возбуждений (экситонов) и фотонов, являются привлекательными кандидатами для реализации нелинейностей на квантовом пределе. «Здесь мы реализуем эти квазичастицы с ридберговскими экситонами (возбужденные состояния экситонов) в атомарно тонких полупроводниках (2D-материалах)», – сказал Менон, заведующий кафедрой физики Отделения науки Городского колледжа. «Возбужденные состояния экситонов из-за их большего размера демонстрируют усиленные взаимодействия и поэтому обещают доступ к квантовой области однофотонной нелинейности, как было ранее продемонстрировано с ридберговскими состояниями в атомных системах».

По словам Менона, демонстрация ридберговских экситон-поляритонов в двумерных полупроводниках и их усиленный нелинейный отклик представляет собой первый шаг к генерации сильных взаимодействий фотонов в твердотельных системах, что является необходимым строительным блоком для квантовых фотонных технологий.

Цзе Гу, аспирант, работавший под руководством Менона, был первым автором исследования, озаглавленного: «Усиленное нелинейное взаимодействие поляритонов через экситонные ридберговские состояния в монослое WSe2», которое появляется в «Nature Communications.«В команду также входили ученые из Стэнфордского, Колумбийского, Орхусского и Монреальского политехнических университетов.

Исследования профессора Менона и его сотрудников могут оказать огромное влияние на цели армии по обработке информации со сверхнизким энергопотреблением и вычислениям для мобильных армейских платформ, таких как беспилотные системы », – сказал д-р Майкл Герхольд, менеджер программы армии США. Командование развития возможностей, известное как DEVCOM, Армейская исследовательская лаборатория. «Оптическое переключение и нелинейности, используемые в будущих вычислительных парадигмах, использующих фотонику, выиграют от этого прогресса. Такие сильные эффекты связи снизят потребление энергии и, возможно, улучшат вычислений.

Исследование проводилось при поддержке Управления армейских исследований, входящего в состав армейской исследовательской лаборатории DEVCOM, через программу MURI и NSF через программу MRSEC.

0 Комментарий
Inline Feedbacks
View all comments