Группа ученых из Городского университета Нью-Йорка и Техасского университета в Остине нашла способ сделать видимым и управляемым особый класс световых состояний, называемых темными экситонами. Результаты их исследования обещают привести к развитию технологий будущего, которые смогут работать быстрее, потреблять меньше энергии и уменьшаться до компактных размеров, пишет ScienceDaily.
До сих пор темные экситоны проявляли себя слабо, оставаясь практически незамеченными. Ученые считают, что эти необычные частицы представляют большой интерес для прогресса в области квантовой информатики и продвинутых фотонных технологий. Дело в том, что темные экситоны обладают уникальными свойствами взаимодействия со светом. Они демонстрируют высокую устойчивость и низкую подверженность влиянию окружающих факторов, что помогает минимизировать проблемы декогеренции.
Возможность увидеть и контролировать темные экситоны появилась благодаря созданию оригинальной наноструктуры. Ученые изготовили компактный оптический резонатор, содержащий золотые нанотрубки, совмещенные с ультратонким слоем диселенида вольфрама, толщиной всего в три атома. Такая конструкция повысила интенсивность свечения темных экситонов в 300 тысяч раз, обеспечив подробное наблюдение и точное управление поведением этих частиц.
«Наше исследование демонстрирует способность проникнуть в состояния света и материи, которые ранее оставались вне досягаемости, и научиться ими целенаправленно управлять. Используя уникальную технологию включения и отключения этих скрытых состояний по нашему усмотрению и контролируя их с точностью до нанометров, мы создаем предпосылки для радикального прорыва в развитии будущих поколений оптических и квантовых технологий, включая сенсоры и вычислительные устройства», — комментирует руководитель исследования Андреа Алу, заслуженный профессор физики и лауреат премии Эйнштейна в Центре аспирантуры Городского университета Нью-Йорка.
Кроме того, команда показала, что темные экситоны можно активировать и настраивать с помощью воздействия электрического и магнитного поля. Это свойство позволяет создавать новые решения для внутричиповой оптики, высокоточных датчиков и защищенной квантовой коммуникации, сохраняя при этом первоначальные свойства материалов и добиваясь значительных успехов в усилении взаимодействия света и вещества.
Ранее российские ученые обнаружили аномальное квантовое поведение наночастиц щелочных металлов. Открытие обещает революционизировать технологии в медицине и телекоммуникациях.
