Nanoskalasystemer til generering af forskellige former for lys

I årtier, forskere har troet, at de kvantestatistiske egenskaber af bosoner er bevaret i plasmoniske systemer, og vil derfor ikke skabe anderledes form for lys.

Dette hastigt voksende forskningsfelt fokuserer på lysets kvanteegenskaber og dets interaktion med stof på nanoskalaniveau. Stimuleret af eksperimentelt arbejde i muligheden for at bevare ikke-klassiske korrelationer i lys-stof-interaktioner medieret af spredning af fotoner og plasmoner, det er blevet antaget, at lignende dynamik ligger til grund for bevarelsen af ​​de kvantefluktuationer, der definerer lyskildernes natur. Muligheden for at bruge nanoskalasystem til at skabe eksotiske former for lys kunne bane vejen for næste generations kvanteenheder. Det kunne også udgøre en ny platform til at udforske nye kvantefænomener.

I nye resultater offentliggjort i Naturkommunikation , forskere fra Louisiana State University og fire samarbejdende universiteter har introduceret en opdagelse, der ændrer et paradigme inden for kvanteplasmonik ved at demonstrere potentialet af metalliske nanostrukturer til at producere forskellige former for lys.

Deres papir, "Observation af ændringen af ​​kvantestatistik for plasmoniske systemer, " skrevet af samarbejdspartnere fra University of Alabama i Huntsville, Technologico de Monterrey, Universidad Nacional Autónoma de México og Universidad Autónoma Metropolitana Unidad Iztapalapa, viser, at kvantestatistikken for multipartikelsystemer ikke altid er bevaret i plasmoniske platforme. Den beskriver også den første observation af den modificerede kvantestatistik.

Hovedforfattere, LSU postdoc-forsker Chenglong You og LSU kandidatstuderende Mingyuan Hong, viser, at optiske nærfelter giver yderligere spredningsveje, der kan inducere komplekse multipartikel-interaktioner.

"Vores resultater afslører muligheden for at bruge multipartikelspredning til at udføre udsøgt kontrol af kvanteplasmoniske systemer, " Du sagde. "Dette resultat omdirigerer et gammelt paradigme inden for kvanteplasmonik, hvor den fundamentale fysik, der blev afsløret i vores opdagelse, vil give en bedre forståelse af plasmoniske systemers kvanteegenskaber, og afsløre nye veje til at udføre kontrol af kvante-multipartikelsystemer."

Forskning forfulgt af Experimental Quantum Photonics Group ved LSU, der resulterede i disse nye resultater, blev udført i adjunkt Omar Magaña-Loaizas Quantum Photonics Laboratory.

"Vi konstruerede metalliske nanostrukturer, fremstillet i guld, at producere forskellige slags lys, " sagde Hong. "Vores nanoskala platform udnytter dissipative plasmoniske nærfelter til at inducere og kontrollere komplekse interaktioner i mange-kropssystemer af fotoner. Denne evne giver os mulighed for at kontrollere kvanteudsvingene i multifotonsystemer efter behag."

Muligheden for at konstruere lys med forskellige kvantemekaniske egenskaber har enorme implikationer for flere kvanteteknologier.

"For eksempel, vores platform muliggør reduktion af kvanteudsvingene i multifotonsystemer for at øge følsomheden af ​​protokoller til kvantesansning, " sagde Magaña-Loaiza. "I vores laboratorium, vi vil udnytte denne udsøgte grad af kontrol til at udvikle kvantesimuleringer af lystransport. Dette vil muliggøre det endelige design af bedre og mere effektive solceller."