Croquis du mécanisme utilisé par Tan et al. pour augmenter la non-linéarité optique. Les photons (boules magenta) se couplent fortement aux excitons (boules bleues) pour former des quasiparticules de polaritons. Lorsque des électrons sont injectés dans le matériau, ils sont attirés par le polariton, créant un pic dans la densité électronique entouré d'un anneau de densité électronique réduite. L'objet composé formé par le polariton et la redistribution de la densité électronique est un polaron-polariton. La distribution de densité électronique résultante induit une force répulsive à longue portée entre différents polarons-polaritons, ce qui augmente la non-linéarité optique. Crédit :APS/Alan Stonebraker
Une équipe de chercheurs de l'Institut d'électronique quantique, ETH Zurich, l'Institut Max Planck d'optique quantique et le Centre de Munich pour la science et la technologie quantiques ont trouvé un moyen d'augmenter la non-linéarité polaritonique. Dans leur article publié dans la revue Examen physique X , le groupe décrit la construction d'un mécanisme pour créer des polarons-polaritons, ce qui a conduit à une augmentation de la non-linéarité polaritonique.
Alors que les scientifiques poursuivent leur quête pour créer des ordinateurs quantiques vraiment utiles, ils ont découvert le besoin d'effets non linéaires dans les plates-formes d'information optiques. De tels effets pourraient être utilisés par des photons porteurs d'informations lorsqu'ils interagissent pour effectuer des tâches telles que la modification des couleurs et l'induction d'un enchevêtrement. Cependant, ces efforts ont jusqu'à présent échoué en raison d'inefficacités. Dans ce nouvel effort, les chercheurs ont créé un mécanisme qui permet d'amplifier la non-linéarité d'un support.
Le travail consistait à créer un polariton en couplant un photon étroitement lié à un exciton sur une base de diséléniure de molybdène. Les chercheurs ont ensuite injecté des électrons qui ont été attirés par les polaritons. Cette attraction a conduit à une densité d'électrons avec un pic proche du polariton et a diminué dans un cerceau circulaire autour de celui-ci. Le résultat était une quasiparticule qui combinait le polariton avec les électrons redistribués – un polaron-polariton. Ils ont noté que les polarons-polaritons étaient beaucoup plus gros qu'un polariton, ce qui a fait interagir les polarons à des distances plus éloignées et cela a conduit à une augmentation de 50 fois de la non-linéarité optique.
Les chercheurs ont testé leur mécanisme en observant l'indice de réfraction de l'intensité lumineuse et en notant les décalages des amplifications polaron-polariton. Ils ont également démontré que les polarons-polaritons pouvaient être amplifiés en utilisant des émissions stimulées. Ils reconnaissent que les augmentations de non-linéarité qu'ils ont obtenues ne sont pas suffisantes pour une utilisation dans des applications quantiques, mais notez que des augmentations plus importantes peuvent être observées en utilisant une base avec une non-linéarité inhérente plus élevée. Ils suggèrent en outre que leurs idées pourraient conduire à de nouvelles voies de recherche dans certains domaines, tels que ceux qui utilisent de nombreux photons intriqués qui se comportent d'une manière qui rappelle un fluide quantique. Ils notent également que certaines parties de leur travail pourraient également être utiles dans la recherche de preuves d'anyons.
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