特殊研究指向量子发现

文章插图
莱斯大学的科学家以出色的研究而闻名，但物理学家河野纯一郎领导的一篇新论文最直接地说明了这一点。
河野实验室创造的独特材料中发现的特殊点是《自然光子学》上发表的一篇论文中的几个灵感之一。
这些光谱奇点是另一种现象的核心，该团队新发现的能力可以连续调节限制在真空中的光和物质的弱耦合和超耦合之间的跃迁。这种能力可以让研究人员有机会探索新的量子技术，如先进的信息存储或一维激光。
科诺和他的同事们拥有在固体中结合光子和激子(束缚电子-空穴对)以在量子阱中形成凝聚物质的专业知识。他们在2016年报告了他们通过用光和磁场操纵电子来做到这一点的能力。
同年，他们宣布有能力制造高度对准的晶圆级单壁碳纳米管薄膜。
在这项新的工作中，河野和莱斯博士后研究员、第一作者高将早期论文中的技术结合起来，利用偏振光触发腔内一维纳米管中被称为极化子-强耦合光和物质的准粒子的形成。在室温下。
因为极化子只能沿着排列好的纳米管的长度共振，所以当入射光以相同的方向偏振时，极化子就会出现。当旋转90度时，极化子逐渐消失。
极化子出现和消失的偏振角称为特殊点。在理论朋友介入之前，河野和高智晟认为很重要。
“发现这一点非常重要，也令人惊讶， ”科诺说。“在我们论文的第一版中，我们并没有真正强调这一点。但在审查过程中，我们向理论家展示了数据，他指出，“你在这里有这个狄拉克点状特征。“我们开始更仔细地看，确实有特别的观点。”
狄拉克点是石墨烯的特性。它们出现在材料的导电性和价带连接的地方，使它们成为理想的电导体。在半导体材料中，能带之间的能量分离决定了材料的带隙。
在其他情况下研究了例外情况；在最近的实验中，科学家已经表明，光本身可能会在这样一个点减速或停止。
“石墨烯中电子的许多不寻常的性质都与这个特殊点的存在有关，这个特殊点被称为狄拉克点，或能量零点， ”科诺说。“与砷化镓或硅等固体半导体相比，石墨烯的能带结构完全不受影响，它们的导带和价带决定了它们的带隙。
“在我们的例子中，当偏振光平行于薄膜时，我们在上极化子和下极化子之间有一个带隙，但是转向光的偏振会改变一切。当你到达一个特殊的点时，带隙闭合，极化子消失。”
科诺说，这项工作还表明，排列整齐的纳米管相互合作。“随着我们增加纳米管的数量，真空拉比分裂(测量真空中光子和固体薄膜中电子之间的耦合强度)增加，”他说。"这证明了纳米管在与腔光子相互作用时相互配合."
高说，赖斯的实验表明，可以找到一种从真空中产生光子光基本粒子的方法。这对量子级存储可能很重要，因为这是一种从量子位提取数据的方法。
【特殊研究指向量子发现】科诺说：“关于将虚拟光子转换为真实光子，有一些理论建议，这些光子有时被称为卡西米尔光子。“我们可以使空腔中的材料与真空相互作用。当我们以某种方式触发系统时，我们会打破耦合，突然光子就会出现。这是我们想做的实验，因为按需从真空中产生光子会很酷。”