מכון שנחאי לאופטיקה ומכונות מדויקות ואחרים מתקדמים במחקר של עיבוי Bose-Instein של Exciton מקוטב סינרגטי

לאחרונה, הצוות של Hongxing Dong ו-Long Zhang, חוקרים מהמרכז לחקר חומרים אופטיים אינפרא אדום, המחלקה לחומרים פונקציונליים מתקדמים בלייזר וחומרים אופטו-אלקטרוניים, המכון של שנחאי לאופטיקה ומכונות מדויקות, האקדמיה הסינית למדעים (SIPM), יחד עם החוקרים מבית הספר. East China Normal University, פתרו את התהליך הקינטי ואת המנגנון הפיזי של מעבר פאזה מהיפרפלואורסצנטיות לעיבוי אקציטון מקוטב ב-coexciton על בסיס מערכת הסרט הדק של נקודות קוונטיות של כלקוגניד. תוצאות המחקר הקשורות, בשם Observation of Transition from Superfluorescence to Polariton Condensation in CsPbBr3 Quantum Dots Film, פורסמו ב- Light: Science & Applications (Light -Light: Science & Applications.
Hyperfluorescence היא פלטפורמה אידיאלית לחקר מנגנוני מתאם של גופים רבים במערכות אקציטון וכן לפיתוח מקורות אור קוונטיים בהירים ואופטיקה מהירה במיוחד. בינתיים, coexcitons מאופיינים בחוזק ויברוני גבוה יותר, אשר תורם לחקר הטבע הלא-ליניארי של coexcitons, וקל יותר לממש את עיבוי ה-coexciton מקוטב, אשר מועיל למימוש היישומים בתחומי שערי הלוגיקה הקוונטית, עירורי מצב טופולוגיים וכן הלאה. נכון לעכשיו, ישנם מחקרים מעטים על ויסות חוזק הצימוד בין מצבי אור וחומר שיתופי ומנגנון מעבר הפאזות מהיפרפלואורסצנטי לעיבוי אקציטון מקוטב ב-coexciton. מימוש של כוונון חוזק צימוד של מצב חומר שיתופי על בסיס מערכת הנקודות הקוונטית ופתרון מעבר הפאזות האולטרה-מהיר המווסת על ידי השדה האופטי של החלל הם חיוניים להמשך הפיתוח והיישום של התקנים קוונטיים.
מחקר זה מציע החדרה של חלל חיצוני כדי לכוון את חוזק הצימוד בין אור ואקסיטונים שיתופיים, בהתבסס על המבנה של סרטים דקים של נקודות כלקוגנייד על חצי חלל של רפלקטור בראג מבוזר, מדגים את תופעת הצימוד החזקה בין אקסיטונים שיתופיים ובראג. מצבים עם פיצול Rabi של 21.6 meV. יתרה מכך, המחקר צופה בתופעת התלכדות של אקסיטונים מקוטבים של אקסיטונים שיתופיים. נמצא שהאקסיטונים המעורבים בקורלציה מציגים שיפור משמעותי של צימוד. הדבר נובע בעיקר מסנכרון הפאזות האקראי הנגרם מההשפעה הסינרגיסטית המושרה באקסיטונים, מה שגורם להיווצרות של מומנטים דיפולים מקרוסקופיים עם כיווני קיטוב עקביים. עיבוי הקוואזי-חלקיקים החדש של Bose-Einstein מספק אפשרויות חדשות לפיתוח לייזרים צרים במיוחד. בנוסף, המאפיינים של שני החומרים האופטיים של עיבוי האקסיטונים המקוטב הסינרגיסטי מרחיבים את היישומים הפוטנציאליים שלו בהדמיות קוונטיות, מקורות אור קוהרנטיים לא קונבנציונליים והתקני לוגיקה קיטוב אופטי.
עבודת המחקר נתמכת על ידי הקרן הלאומית למדעי הטבע של סין, תכנית הכישרונות המובילים של שנחאי ותכנית הכשרונות מובילים בשנחאי.