Rays Universitetinin tədqiqatçılarından ibarət bir qrup 3D fotonik-kristal boşluğu adlanan xüsusi dizayn edilmiş strukturdan istifadə edərək işıq qarşılıqlı təsirini idarə etmək üçün yeni üsul hazırlayıb. Onların Nature Communications jurnalında dərc olunmuş işləri kvant hesablamaları, kvant rabitəsi və digər kvant əsaslı texnologiyalarda transformativ irəliləyişlərə imkan yarada biləcək texnologiyaların əsasını qoyur.

Raysın Tətbiqi Fizika Məzun Proqramının məzunu və tədqiqatın ilk müəllifi Fuyang Tay, “Güzgülərlə əhatə olunmuş otaqda dayandığınızı təsəvvür edin” dedi. “Əgər içəridə fənər yandırsanız, işıq irəli-geri sıçrayacaq və sonsuz şəkildə əks olunacaq. Bu , optik boşluğun necə işlədiyinə bənzəyir – işığı əks etdirən səthlər arasında saxlayan və onun müəyyən naxışlarda sıçramasına imkan verən uyğunlaşdırılmış quruluş.”

Diskret tezliklərə malik bu nümunələr boşluq rejimləri adlanır və onlar işıq-maddə qarşılıqlı təsirini artırmaq üçün istifadə oluna bilər ki, bu da onları kvant məlumatlarının emalı , yüksək dəqiqlikli lazerlərin və sensorların işlənib hazırlanmasında və daha yaxşı fotonik sxemlərin və fiber-optik şəbəkələrin qurulmasında potensial faydalı edir. Optik boşluqların qurulması çətin ola bilər, buna görə də ən çox istifadə edilənlər daha sadə, birölçülü strukturlara malikdir.

Tay, Raysın doktorantura məzunu Əli Mojibpur və digər komanda üzvləri ilə birlikdə mürəkkəb 3D optik boşluq qurdu və ondan çoxsaylı boşluq rejimlərinin statik maqnit sahəsinə məruz qalan sərbəst hərəkət edən elektronların nazik təbəqəsi ilə necə qarşılıqlı əlaqədə olduğunu öyrənmək üçün istifadə etdi. Onların araşdırmasına rəhbərlik edən əsas sual, birdən çox boşluq rejimi elektronlarla eyni vaxtda qarşılıqlı əlaqədə olduqda nə baş verməsi idi.

Mühəndislik üzrə Karl F. Hasselmann professor, elektrik və kompüter mühəndisliyi və materialşünaslıq və nanomühəndislik professoru və tədqiqatın müvafiq müəllifi Junichiro Kono, “Elektronların bir-biri ilə güclü qarşılıqlı əlaqədə olduğu yaxşı məlumdur, lakin fotonlar yoxdur” dedi. “Bu boşluq işığı məhdudlaşdırır, bu da elektromaqnit sahələrini güclü şəkildə artırır və işıq ilə maddə arasında güclü birləşməyə gətirib çıxarır , kvant superpozisiya vəziyyətləri – sözdə polaritonlar yaradır.”

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=280&slotname=8188791252&adk=1645945215&adf=4054963813&pi=t.ma~as.8188791252&w=750&abgtt=6&fwrn=4&fwrnh=100&lmt=1744974896&rafmt=1&armr=3&format=750×280&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2025-04-quantum-ultrastrong-coupling-particles.html&fwr=0&rpe=1&resp_fmts=3&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTkuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTM1LjAuNzA0OS45NiIsbnVsbCwwLG51bGwsIjY0IixbWyJHb29nbGUgQ2hyb21lIiwiMTM1LjAuNzA0OS45NiJdLFsiTm90LUEuQnJhbmQiLCI4LjAuMC4wIl0sWyJDaHJvbWl1bSIsIjEzNS4wLjcwNDkuOTYiXV0sMF0.&dt=1744974896754&bpp=1&bdt=59&idt=98&shv=r20250417&mjsv=m202504140101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3Df22668bce9793ae4%3AT%3D1735196613%3ART%3D1744974799%3AS%3DALNI_Mb4Xpwl1SO1AcvqroR6xccDm_sheQ&gpic=UID%3D00000f7c5320f40b%3AT%3D1735196613%3ART%3D1744974799%3AS%3DALNI_Mb1dz_DHiT2yDzXLMaB9CDkQl4XGg&eo_id_str=ID%3Dcdf7f2f01784f52d%3AT%3D1735196613%3ART%3D1744974799%3AS%3DAA-Afjb8kbeupLLyQ0QHQmZxpM4v&prev_fmts=0x0&nras=1&correlator=526858123002&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=4&u_h=1080&u_w=1920&u_ah=1032&u_aw=1920&u_cd=24&u_sd=1&dmc=8&adx=448&ady=2085&biw=1905&bih=945&scr_x=0&scr_y=0&eid=31091832%2C95353386%2C95355501%2C95355310%2C95357460%2C95344789%2C95357877%2C31090357%2C95357716&oid=2&pvsid=1623974573754386&tmod=1223384559&uas=0&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2F&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1920%2C0%2C1920%2C1032%2C1920%2C945&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=1&td=1&tdf=2&psd=W251bGwsbnVsbCxudWxsLDNd&nt=1&ifi=2&uci=a!2&btvi=1&fsb=1&dtd=101

Hibrid işıq materiya halları kimi də tanınan polaritonlar, daha sürətli və daha enerjiyə qənaət edən kvant hesablama və kommunikasiya texnologiyalarına imkan verən çox kiçik miqyaslarda işığı idarə etmək və manipulyasiya etmək üçün bir yol təqdim edir. Polaritonlar həm də kollektiv şəkildə davrana bilər və yeni növ kvant dövrələri və sensorlar üçün istifadə oluna bilən kvant dolaşıqlığı vəziyyətlərinə səbəb olur.Oyna

00:00

01:19SəssizParametrlərPIPTam ekrana daxil olun

Əgər fotonları və elektronları polaritonlara bağlayan qarşılıqlı təsir son dərəcə intensivdirsə – işıq və maddə arasında enerji mübadiləsi o qədər sürətlə baş verir ki, dağılmaya müqavimət göstərir – ultra güclü birləşmə kimi tanınan yeni bir rejim qüvvəyə minir.

Hazırda Kolumbiya Universitetində doktoranturadan sonrakı tədqiqatçı olan Tay deyib: “Ultra güclü birləşmə işıq və maddə arasında ikisinin dərin hibridləşdiyi qeyri-adi qarşılıqlı əlaqə rejimini təsvir edir”.

Tədqiqatçılar 3D optik boşluqda boşluq rejimlərinin və elektronların necə birləşdiyini müşahidə etmək üçün terahertz radiasiyasından istifadə edərək, ultra soyuq temperatur və güclü maqnit sahələrinə ehtiyac kimi eksperimental çətinlikləri həll ediblər.

Onlar təkcə müxtəlif boşluq rejimlərinin hərəkət edən elektronlarla ultragüclü birləşmə rejimində qarşılıqlı təsir göstərdiyini deyil, həm də bu multimodal işıq-maddə birləşməsinin iki qarşılıqlı təsirdən birini işə salan daxil olan işığın qütbləşməsindən asılı olduğunu aşkar etdilər.

“İşığın qütbləşməsindən asılı olaraq, boşluq rejimləri ya müstəqil olaraq qalır, ya da bir-birinə qarışaraq tamamilə yeni hibrid rejimlər əmələ gətirir”, – Tay deyib. “Bu, müxtəlif boşluq rejimlərinin bir maqnit sahəsindəki elektronlar vasitəsilə bir-biri ilə “danışdığı” materialları tərtib edə biləcəyimizi və yeni korrelyasiya vəziyyətləri yarada biləcəyimizi göstərir.”

Gündəlik anlayışlar üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosda ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz xəbər bülleteni üçün qeydiyyatdan keçin və mühüm nailiyyətlər, yeniliklər və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniləmələr əldə edin .Abunə ol

Əgər əvvəlcə tədqiqatçılar əsasən 3D fotonik kristal boşluğunun işıq-maddə birləşməsini artırmaq üçün necə xidmət etdiyinə diqqət yetirmişlərsə, qurğunun maddənin vasitəçiliyi ilə foton-foton birləşməsini induksiya etmək üçün istifadə oluna biləcəyinin fərqinə varılması tədqiqatda “aha an” oldu, – deyə Rivi Horun elektrik və kompüter mühəndisliyi üzrə köməkçi tədqiqat professoru Andrey Baydin bildirib.

“Materiyanın vasitəçiliyi ilə həyata keçirilən bu foton-foton birləşməsi kvant hesablamaları və kvant rabitələrində yeni protokollar və alqoritmlərə səbəb ola bilər” dedi Kono.

Elektrik və kompüter mühəndisliyi kafedrasının dosenti Alessandro Alabastri öz laboratoriyasında doktorluqdan sonrakı tədqiqatçı Stiven Sanders ilə birlikdə eksperiment zamanı müşahidə olunan material xassələrini və elektromaqnit sahəsinin dinamikasını təkrarlayan boşluq strukturunun simulyasiyasını işləyib hazırladı.

Alabastri Tay’ı eksperimental tərəflə yanaşı işin simulyasiya tərəfini dərk etməkdə maraqlı olduğuna görə tərifləyib.

“O, eksperimentalistdir, amma həqiqətən maraqlı tapdığım odur ki, o, həqiqətən də hesablama hissəsini öyrənməyə hazır idi” dedi Alabastr.

Mühəndislik işıq-maddə qarşılıqlı təsirlərinə və ultra güclü foton-foton birləşmələrinə yeni yanaşma təmin etməklə , tədqiqat nəticələri hiper səmərəli kvant prosessorlarının, yüksək sürətli məlumat ötürülməsinin və yeni nəsil sensorların inkişafına yol açır.

Raysın Smalley-Curl İnstitutunun direktoru vəzifəsində çalışan Kono, “Kvant hadisələri və ya vəziyyətləri məşhur olaraq kövrəkdir” dedi. “Boşluq kvant elektrodinamiği kvant texnologiyası üçün inkişaf etməkdə olan tədqiqat sahəsidir, burada boşluq qəbulu kvant vəziyyətlərini qorumaq və istifadə etmək üçün idarə olunan mühit təmin edir. Raysda biz kvant elminin tədqiqatlarında çox fəal olmuşuq – biz bu sahədə ən böyük problemlərin öhdəsindən gəlirik.”

Daha çox məlumat: Fuyang Tay və digərləri, Üçölçülü fotonik-kristal boşluqlarda çox rejimli ultragüclü birləşmə, Təbiət Əlaqələri (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-58835-x

Jurnal məlumatı: Nature Communications 

Rays Universiteti tərəfindən təmin edilmişdir