Fotonit taipuvat moneen

15.10.2020

Exeter-fotonit-kuin-varatut-hiukkaset-300.jpgKennomaisen metapinnan venyttäminen tuottaa keinotekoisen magneettikentän valolle, jota voidaan virittää upottamalla metapinta ontelomaisen kaviteetti aaltojohteen sisään.

Tutkijat ovat löytäneet tyylikkään tavan manipuloida valoa "synteettisellä" Lorentz-voimalla. Tutkijatiimi uskoo, että uudella tutkimuksella voi olla merkittäviä vaikutuksia tuleviin fotonisiin laitteisiin, koska se tarjoaa uuden tavan käsitellä valoa diffraktiorajan alapuolella.

Koska fotoneilla ei ole sähkövarausta, niitä ei voi suoraan hallita magneettikenttiä käyttämällä, niin kuin elektroneja, koska ne eivät koe Lorentz-voimaa.

Exeterin yliopiston vetämä tutkimusryhmä on osoittanut, että valolle on kuitenkin mahdollista luoda keinotekoisia magneettikenttiä vääristämällä kennomaisia metapintoja - erittäin ohuita 2D-pintoja, jotka on suunniteltu rakenteeltaan paljon pienemmäksi kuin valon aallonpituu

Jo aiemmin on osoitettu, että pingottuneen grafeenikalvon läpi leviävät elektronit käyttäytyvät ikään kuin niihin vaikuttaisi magneettikenttä. Ongelmana on, että venymäkuviota pitää muokata erittäin tarkasti, mikä on erittäin haastavaa, ellei mahdotonta, fotonisten rakenteiden kanssa.

Exeterin fyysikot ovat ehdottavat ongelman ratkaisuna polaritonien käyttöä.

Tutkimuksen johtava kirjoittaja Charlie-Ray Mann selittää: "Tällaiset metapinnat tukevat hybridiä valo-aine -herätteitä eli polaritoneja, jotka ovat loukussa metapinnalla. "Siten metapinnan vääristymät tai taipumat ohjaavat niitä samalla tavalla kuin magneettikentät ohjaavat varattuja hiukkasia.

"Hyödyntämällä polaritonien hybridiluonnetta osoitamme, että voit virittää keinotekoista magneettikenttää muuttamalla metapintaa ympäröivää todellista sähkömagneettista ympäristöä."

Tutkimuksen päävalvoja tohtori Eros Mariani sanoi: "Mahdollisuus jäljitellä fotoneilla ilmiöitä, joiden yleensä on ajateltu olevan mahdollista vain hiukkasilla, on kiehtovaa perustieteen näkökulmasta, mutta sillä voi olla myös merkittäviä vaikutuksia fotoniikan sovelluksiin.

Fotoneja punoten

Esimerkiksi kvanttitietotekniikan tieteen parissa eräs topologinen ilmiö eli punonta on herättänyt paljon toivekuutta viime vuosina. Fyysikot ovat teoretisoineet, että tämä ilmiö voisi mahdollistaa paremmin häiriöitä sietävän topologisten kvanttitietokoneiden kehittämisen.

Exeter-Quanta-magazine-braiding-qubits2-250-t.jpgPunonta voi tapahtua kun elektronit tietyissä tiloissa punotaan keskenään.

Viiden yhdysvaltalaisen yliopiston tutkijoista koostunut ryhmä on testannut hypoteesia, jonka mukaan punonta tapahtuu myös muissa hiukkasissa kuin elektroneilla. Erityisesti he ovat osoittaneet, että punonta voi tapahtua myös fotoneilla.

Tutkijat toivovat, että tämä uudentyyppistä topologista fysiikkaa voitaisiin soveltaa erityisesti fotoneihin perustuviin kvanttitietotekniikan järjestelmiin.

Aiheesta aiemmin:

Monenlaista valon hallintaa

Salaperäisiä Majorana-fermioneja kultasaarilla

20.10.2020Kierteisiä topologisia eksitoni-polaritoneja
19.10.2020Lähi-infrapunan aallot näkyviksi
16.10.2020Kiinteä elektrolyytti natrium-akuille
15.10.2020Fotonit taipuvat moneen
14.10.2020Grafeenia pinoten ja kiertäen
13.10.2020Orgaanisten piirien miniaturisointia
12.10.2020Ultraääntä kolmiulotteisesti
09.10.2020Kvanttitietokoneet tehostuvat
08.10.2020Enemmän sähköä auringonvalosta
07.10.2020Suurten esineiden välinen kvanttilomittuminen

Siirry arkistoon »