Uusia tapoja valon emittoimiseen05.11.2025
Valo-aine järjestelmissä emitterit voidaan sijoittaa samaan moodiin. Tämä kollektiivinen kytkentä mahdollistaa vaikutuksia, joita ei voida saavuttaa yksittäisillä emittereillä. Keskeinen esimerkki on supersäteily, jossa monet atomit säteilevät samassa vaiheessa. Todellisissa materiaaleissa atomit kuitenkin vaikuttavat toisiinsa lyhyen kantaman dipoli-dipoli -vuorovaikutusten kautta, jotka tyypillisesti jätetään laskelmissa huomiotta. Varsovan ja Emoryn tutkijoiden työ osoittanut, että yleensä huomiotta jätetyt dipoli-dipoli-vuorovaikutukset voivat vahvistaa fotoneja. ”Fotonit toimivat välittäjinä, jotka kytkevät jokaisen emitterin kaikkiin muihin ontelon sisällä oleviin lähteisiin”, sanoo Varsovan yliopiston uusien teknologioiden keskuksen tutkija, tohtori João Pedro Mendonça. Valo-aine -järjestelmien monimutkaiset ominaisuudet perustuvat kvanttikorrelaatioihin eli lomittumisiin. Monet numeeriset ja analyyttiset lähestymistavat käsittelevät valoa ja ainetta kuitenkin erillisinä, mikä vahvasti hämärtää tätä yhteyttä. ”Puoliklassiset mallit yksinkertaistavat kvanttiongelmaa merkittävästi, mutta ratkaisevan tiedon menettämisen kustannuksella; ne jättävät huomiotta fotonien ja atomien välisen mahdollisen lomittumisen, ja olemme havainneet, että joissakin tapauksissa tämä ei ole hyvä approksimaatio”, kirjoittajat selittävät. Laskennallista lähestymistapaa käyttäen kirjoittajat tutkivat korrelaatioita sekä osajärjestelmien sisällä että niiden välillä. Heidän tutkimuksensa Ainevuorovaikutusten rooli supersäteilyilmiöissä osoittaa, että lähellä olevien emittereiden väliset vuorovaikutukset voivat esimerkiksi alentaa supersäteilyn kynnystä, mutta myös johtaa aiemmin tuntemattomiin aineen olomuotoihin, joilla on supersäteilyominaisuuksia. Kvanttiakut Saadut tulokset voivat olla hyödyllisiä käytännön sovelluksissa tulevaisuudessa ja avata uusia mahdollisuuksia kvanttiteknologioille. Yksi tällainen esimerkki ovat kvanttiakut – laitteet, jotka kvanttikorrelaatioiden ansiosta voivat latautua ja purkautua nopeammin ja tehokkaammin. ”Kun valon ja aineen kietoutuminen säilyy mallissa, on mahdollista ennustaa, milloin laite latautuu nopeasti ja milloin ei. Tämän hienovaraisen kvanttiefektin huomioon ottaminen voi johtaa käytännön oivalluksiin kvantti-insinööreille”, sanoo tohtori João Pedro Mendonça. Valon ja aineen korrelaatioiden hallinta on tärkeää myös muille teknologisille alustoille, kuten kvanttiverkoille ja tarkkuusantureille. Aiheesta aiemmin: |
Nanotekniikka on tulevaisuuden lupaus. Näillä sivuilla seurataan elektroniikkaa sekä tieto- ja sähkötekniikkaa sivuavia nanoteknisiä tiedeuutisia.
Varsovan ja Emoryn yliopiston tieteilijät ovat tutkineet, miten atomien keskinäinen vuorovaikutus muuttaa valon säteilytapaa, mikä avaa uusia mahdollisuuksia kvanttiteknologioille.