Les points diaboliques (PD) introduisent des moyens d'étudier la phase topologique et la dispersion particulière de l'énergie. Des scientifiques chinois et des partenaires du Royaume-Uni ont démontré des DP dans des microdisques actifs fortement couplés. Un nouveau contrôle macroscopique de la rétrodiffusion basé sur la compétition entre défauts et émetteurs quantiques a été utilisé pour atteindre les DP. Ce travail ouvre la voie à l'intégration des DP et des phénomènes plus exotiques dans les processus d'information quantique avec des émetteurs quantiques, et inspirera d'autres recherches avec les PDD.

Les DP proviennent de dégénérescences dépendant des paramètres des niveaux d'énergie d'un système. En raison de la phase topologique de Berry, Les DP jouent un rôle fondamental dans la dynamique physique et chimique, comme la photonique particulière dans les matériaux 2-D ou les systèmes de matière condensée qui fournissent un traitement quantique topologique. Pendant ce temps, les émetteurs actifs dans les structures photoniques sont essentiels pour l'interface cohérente électron-photon dans le réseau photonique quantique. Par conséquent, la réalisation de DP dans des structures photoniques actives peut grandement bénéficier à la mise en œuvre du traitement de l'information quantique et à la mise à l'échelle dans le réseau quantique. Cependant, plusieurs émetteurs quantiques dans des cavités actives sont généralement positionnés de manière aléatoire, résultant ainsi en une rétrodiffusion symétrique et incontrôlable qui interdit une dégénérescence avec seulement des états propres triviaux. Par conséquent, l'interface cohérente entre les électrons et les photons aux DP est difficile à réaliser.

Dans un article récemment publié dans Science de la lumière et application , scientifiques de l'Institut de physique, L'Académie chinoise des sciences et ses collègues démontrent des DP dans deux microdisques fortement couplés avec des points quantiques intégrés (QD). De ce fait, le contrôle individuel de chaque QD est impossible, un contrôle macroscopique de la rétrodiffusion a été proposé basé sur la compétition entre deux types de diffuseurs (QDs et défauts), ce qui résout le problème de la faible contrôlabilité. Grâce à l'optimisation, une compétition équilibrée a été réalisée avec succès avec une force de couplage de rétrodiffusion de négatif à positif dans des microdisques uniques, clairement démontré par les statistiques expérimentales. Par ailleurs, par rapport aux microdisques simples avec des hamiltoniens bidimensionnels, deux microdisques fortement couplés ont des supermodes avec des hamiltoniens à quatre dimensions. Les spectres sont affectés non seulement par les forces de couplage de rétrodiffusion absolues, mais aussi par leurs signes. Ainsi, les cavités couplées sont une bonne plate-forme pour étudier la physique fondamentale de la rétrodiffusion et rendre possible la DP. Des dégénérescences hermitiennes aux DP ont été observées lorsque les forces de couplage de rétrodiffusion dans deux microdisques ont la même valeur absolue mais dans les signes opposés.

Au DP de deux cavités couplées, le système a des espaces propres dans lesquels les phases de deux microdisques ont une corrélation non linéaire, indiquant un déphasage contrôlable entre eux. Par conséquent, les deux cavités couplées sont un potentiel en laser directionnel et contrôle de phase quantique. De plus, lorsque l'interaction entre émetteurs et cavités sera améliorée dans le futur, ce système peut être prédit avec un rôle important dans l'étude des comportements quantiques des DP et l'intégration des photons aux DP dans les réseaux quantiques.

« Les points quantiques et les défauts positionnés de manière aléatoire sont très difficiles à contrôler et peuvent entraîner une rétrodiffusion symétrique. Nous avons introduit le contrôle macroscopique basé sur la concurrence entre différents types de diffuseurs et obtenu une force de couplage de rétrodiffusion avec des valeurs négatives ou positives. »

"Nous avons démontré expérimentalement une paire de DP dans les spectres avec deux microdisques fortement couplés, qui sont différents du DP ordinaire sans rétrodiffusion ou dans une seule microcavité parfaite. Les DP ici peuvent produire une corrélation non linéaire avec un déphasage entre deux microdisques, avec une application potentielle dans le traitement de l'information quantique optique, optique topologique et physique fondamentale aux DP utilisant des structures photoniques, " ont dit les scientifiques.