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透过镜瑞科美津浓子:人造分子打开了超快极化装置的大门

物理学 2021-11-15 23:58:25

斯科尔科沃科技学院 振荡态的谱权重与离散谱线相关联

它们的数量和分离可以通过改变冷凝物的数量和几何形状来控制,这通过耦合强度来反映

学分:物理复习B (2021)

DOI: 10

1103/PhysRevB

103

L060507 斯科特和剑桥大学的研究人员已经表明,极化子,这种可能最终运行未来量子超级计算机的奇怪粒子,可以形成类似分子的结构——这些“人造分子”可能可以按需制造

概述这些结果的论文发表在《物理评论》杂志上

偏振子是由一个光子和一个激子(另一个准粒子)组成的量子粒子,以一种奇怪的结合方式将光和物质结合在一起,这为下一代偏振器件开辟了多种可能性

剑桥大学斯科特光子学和量子材料中心的教授亚历山大·约翰斯顿、基里尔·卡林和娜塔莉亚·贝洛夫已经表明,出现在半导体器件中的几何耦合极化子凝聚体能够模拟具有各种特性的分子

普通分子是通过分子键结合在一起的原子团,它们的物理性质与其组成原子的物理性质有很大不同:考虑水分子、H2O以及元素氢和氧

“在我们的工作中,我们展示了相互作用的旋光凝聚体和光子凝聚体可以形成一系列奇异的、完全不同的实体——“分子”——它们可以被人工操纵

剑桥大学应用数学和理论物理系的约翰斯顿解释说:“这些“人造分子”拥有新的能量状态、光学性质和振动模式,它们来自于构成它们的凝聚态。”

当研究人员对两个、三个和四个相互作用的极化子凝聚体进行数值模拟时,他们注意到一些奇怪的不对称稳态,其中并非所有凝聚体的基态密度都相同

“经过进一步调查,我们发现这种状态有很多种不同的形式,可以通过操纵系统的某些物理参数来控制

约翰斯顿说:“这导致我们提出了“人工极化分子”这样的现象,并研究了它们在量子信息系统中的潜在用途。”

特别是,该团队专注于一种“不对称二元体”,这种二元体由两种职业不平等的相互作用的凝聚体组成

当这两个二分体结合成一个四分体结构时,后者在某种意义上类似于同核分子——例如,氢分子H2

此外,人造旋光分子还可以形成更复杂的结构,可以认为是“人造旋光化合物”

" “没有什么能阻止更复杂的结构被创造出来

事实上,在我们的工作中,我们已经发现在四分体构型中可能存在各种奇异的、不对称的状态

亚历山大·约翰斯顿指出:“在其中的一些情况下,所有的冷凝物都有不同的密度(尽管所有的耦合强度相同),这让人联想到化合物。”

在特定的四分体结构中,每一个不对称的二分体都可以看作是一个单独的“自旋”,由密度不对称的方向来定义

这对系统的自由度(定义状态所需的独立物理参数)有着有趣的影响。除了由凝聚相给出的连续自由度之外,“自旋”引入了离散自由度

可以通过改变它们之间的耦合强度来控制每个二元体的相对取向

由于量子信息系统如果利用某种混合的离散-连续系统,有可能提高精度和效率,因此研究小组提出了这种混合的四分体结构作为这种系统的潜在基础

“此外,我们还在三元和四元系统中发现了大量奇异的不对称态

仅仅通过改变用于形成冷凝物的泵送强度,就有可能在这些状态之间无缝转换

这一特性表明,这种状态可以构成极化多值逻辑系统的基础,从而能够开发出比传统方法消耗更少功率的极化设备,并有可能以更快的速度运行几个数量级,”贝洛夫教授说

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