Физики создали крупнейшие поляритоны при помощи древнего драгоценного камня

Авторы исследования использовали драгоценный камень из оксида меди, добытый в Намибии, для создания крупнейших гибридных частиц света и материи. Физики сделали из кристалла тонкую пластину, которая была отполирована до толщины в 30 мкм (почти в три раза тоньше человеческого волоса).

Ученые использовали микрорезонатор Фабри-Перо, систему из двух параллельных зеркал, для захвата света и формирования резонансной оптической волны. Исследователи поместили готовую пластину между зеркалами. В закиси меди наблюдались гигантские экситоны с главным квантовым числом до 25 и диаметром до 1 мкм. 

В резонаторе Фабри-Перо ученым удалось достичь сильной связи света с экситонами с главным квантовым числом до 6 и сформировать крупнейшие экситонные поляритоны. По словам исследователей, их размер примерно в 100 раз больше, чем удавалось наблюдать когда-либо раньше.

Физики отмечают, что поляритоны Ридберга постоянно переключаются со света на материю и обратно. Ученые сравнивают эти квазичастицы с монеткой, у которой одновременно есть две стороны. Именно эти стороны позволяют поляритонам взаимодействовать друг с другом.

Это взаимодействие имеет решающее значение, подчеркивают авторы исследования, потому что именно оно позволяет создавать квантовые симуляторы, особый тип компьютера, где информация хранится в квантовых битах. Эти квантовые биты, в отличие от двоичных битов в классических компьютерах могут принимать любое значение от 0 до 1. Таким образом, они могут хранить гораздо больше информации и выполнять несколько процессов одновременно.

«Создание квантового симулятора со светом — это Святой Грааль науки. Мы сделали огромный скачок в этом направлении, создав поляритоны Ридберга, ключевой компонент таких симуляторов», — говорит Хамид Охади, руководитель проекта из Школы физики и астрономии Сент-Эндрюсского университета.