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量子|芯片級可擴(kuò)展單光子“開關(guān)”來了！科學(xué)家首次在固態(tài)系統(tǒng)中產(chǎn)生強(qiáng)光子相互作用

 
利用一個光子開啟和關(guān)閉物理過程的能力，是量子光子技術(shù)的基本組成部分。在芯片規(guī)模的架構(gòu)中實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，對可伸縮性很重要，這凸顯了物理學(xué)家維諾德·梅農(nóng)(Vinod Menon)領(lǐng)導(dǎo)的紐約城市學(xué)院研究人員的突破價值。
他們首次展示了在固態(tài)材料中使用“里德伯格態(tài)”(Rydberg excitons，之前在冷原子氣體中顯示)來增強(qiáng)固態(tài)系統(tǒng)中的非線性光學(xué)相互作用，達(dá)到前所未有的水平。這是實(shí)現(xiàn)芯片級可擴(kuò)展單光子“開關(guān)”的第一步。
量子|芯片級可擴(kuò)展單光子“開關(guān)”來了！科學(xué)家首次在固態(tài)系統(tǒng)中產(chǎn)生強(qiáng)光子相互作用
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在固態(tài)系統(tǒng)中，激子極化子，半輕半物質(zhì)準(zhǔn)粒子，由電子激發(fā)(激子)和光子雜化產(chǎn)生，是實(shí)現(xiàn)量子極限非線性的一個有吸引力的候選。
【量子|芯片級可擴(kuò)展單光子“開關(guān)”來了！科學(xué)家首次在固態(tài)系統(tǒng)中產(chǎn)生強(qiáng)光子相互作用】“在這里，我們在原子薄半導(dǎo)體(2D材料)中利用Rydberg激子(激子的激發(fā)態(tài))實(shí)現(xiàn)這些準(zhǔn)粒子，”城市學(xué)院科學(xué)部物理主任Menon說。“激子的激發(fā)態(tài)由于其更大的尺寸，顯示出增強(qiáng)的相互作用，因此有希望進(jìn)入單光子非線性的量子域，正如之前在原子系統(tǒng)中的里德堡態(tài)所證明的那樣。”
根據(jù)Menon的研究，Rydberg激子在二維半導(dǎo)體中的演示及其增強(qiáng)的非線性響應(yīng)，為在固態(tài)系統(tǒng)中產(chǎn)生強(qiáng)光子相互作用邁出了第一步，這是量子光子技術(shù)的必要組成部分。
該研究發(fā)表在《自然·通訊》雜志上，題為“Enhanced nonlinear interaction of polaritons via excitonic Rydberg states in monolayer WSe2”。
這一研究，未來有望開發(fā)出面向無人駕駛等領(lǐng)域的超低能量信息處理和計(jì)算平臺。“光開關(guān)和非線性應(yīng)用于未來使用光子學(xué)的計(jì)算范式將受益于這一進(jìn)步。這種強(qiáng)耦合效應(yīng)將降低能源消耗，并可能有助于提高計(jì)算性能。”研究人員表示。
譯/前瞻經(jīng)濟(jì)學(xué)人APP資訊組
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