Ένας κβαντικός αρμονικός ταλαντωτής - μια δομή που μπορεί να ελέγξει τη θέση και την ενέργεια των κβαντικών σωματιδίων που θα μπορούσε, στο μέλλον, να χρησιμοποιηθεί για την ανάπτυξη νέων τεχνολογιών, συμπεριλαμβανομένων OLED και μικροσκοπικών λέιζερ - κατασκευάστηκε σε θερμοκρασία δωματίου από ερευνητές με επικεφαλής το Πανεπιστήμιο του St. Andrews.

 

Η έρευνα, που πραγματοποιήθηκε σε συνεργασία με επιστήμονες του Τεχνολογικού Πανεπιστημίου Nanyang στη Σιγκαπούρη και δημοσιεύτηκε στο Nature Communications πρόσφατα, χρησιμοποίησε ένα  για την παραγωγή πολαριτόνων, που δείχνουν κβαντικές καταστάσεις ακόμη και σε θερμοκρασία δωματίου.

 

Τα πολαριτόνια είναι κβαντικά μείγματα φωτός και ύλης που παράγονται με συνδυασμό διεγέρσεων σε α  με φωτόνια, τα θεμελιώδη σωματίδια που σχηματίζουν το φως. Για να δημιουργήσουν πολαρίτονες, οι ερευνητές παγίδευσαν φως σε ένα λεπτό στρώμα ενός οργανικού ημιαγωγού (το είδος του υλικού που εκπέμπει φως που χρησιμοποιείται στις οθόνες smartphone OLED) 100 φορές πιο λεπτό από μια ανθρώπινη τρίχα, που βρίσκεται ανάμεσα σε δύο καθρέφτες υψηλής ανακλαστικότητας.

 

Οι πολαρίτες, όπως η υγρασία στον αέρα, μπορούν να συμπυκνωθούν και να σχηματίσουν ένα είδος υγρού. Οι ερευνητές συσχέτισαν αυτό το κβαντικό υγρό μέσα σε ένα σχέδιο ακτίνων λέιζερ για να ελέγξουν τις ιδιότητές του. Αυτό έκανε το ρευστό να ταλαντώνεται με μια σειρά από αρμονικές συχνότητες που μοιάζουν με τους κραδασμούς μιας χορδής βιολιού. Το σχήμα αυτών των κβαντισμένων καταστάσεων δόνησης ταίριαζε με εκείνα ενός «κβαντικού αρμονικού ταλαντωτή».

 

Ένας από τους επικεφαλής του έργου Δρ. Hamid Ohadi, της Σχολής Φυσικής και Αστρονομίας στο Πανεπιστήμιο του St Andrews, είπε: «Αυτό είναι ένα πρόβλημα εγχειριδίου που εξετάζουμε με τους μαθητές μας στα μαθήματα κβαντικής φυσικής μας είναι ο κβαντικός αρμονικός ταλαντωτής. Παλιά πιστεύαμε ότι κάποιος χρειάζεται εξελιγμένες μεθόδους ψύξης για να δει αυτούς τους ταλαντωτές. Βρήκαμε ότι αυτό το θεμελιώδες φαινόμενο της φυσικής μπορεί να φανεί στο  πολύ."

 

Ο συνάδελφός του καθηγητής Graham Turnbull πρόσθεσε: «Μελετώντας αυτόν τον κβαντικό ταλαντωτή μαθαίνουμε πώς να ελέγχουμε τη θέση και την κίνηση των πολαριτονίων. Στο μέλλον, ελπίζουμε να εκμεταλλευτούμε αυτή τη γνώση για να αναπτύξουμε νέες κβαντικές τεχνολογίες για περιβαλλοντική ανίχνευση ή νέους τύπους OLED και μικροσκοπικά λέιζερ».

 

Ο καθηγητής Ifor Samuel, επίσης μέλος της ομάδας του έργου στο St Andrews, είπε, «Μια από τις πιο αξιοσημείωτες πτυχές αυτής της μελέτης είναι ότι διεγείρουμε το δείγμα σε ένα μέρος, αλλά δείτε () lasing σε ένα άλλο, δείχνοντας ότι ένα κβαντικό μείγμα φωτός και ύλης μπορεί να διανύσει μακροσκοπικές αποστάσεις. Αυτό θα μπορούσε να είναι χρήσιμο όχι μόνο για λέιζερ αλλά και για . "

Μεταφράζω "