Esquema del mecanismo utilizado por Tan et al. para aumentar la no linealidad óptica. Los fotones (bolas magenta) se acoplan fuertemente a los excitones (bolas azules) para formar cuasipartículas de polaritones. Cuando se inyectan electrones en el material, se sienten atraídos por el polariton, creando un pico en la densidad de electrones rodeado por un anillo de densidad de electrones reducida. El objeto compuesto formado por el polariton y la redistribución de la densidad de electrones es un polaron-polariton. La distribución de densidad de electrones resultante induce una fuerza repulsiva de largo alcance entre diferentes polaron-polaritones, lo que aumenta la no linealidad óptica. Crédito:APS / Alan Stonebraker
Un equipo de investigadores del Instituto de Electrónica Cuántica, ETH Zúrich, el Instituto Max Planck de Óptica Cuántica y el Centro de Ciencia y Tecnología Cuántica de Munich han encontrado una manera de impulsar la no linealidad polaritónica. En su artículo publicado en la revista Revisión física X , el grupo describe la construcción de un mecanismo para crear polaron-polaritons, lo que condujo a un impulso en la no linealidad polaritónica.
A medida que los científicos continúan su búsqueda para crear computadoras cuánticas verdaderamente útiles, han encontrado la necesidad de efectos no lineales en las plataformas de información óptica. Dichos efectos podrían ser utilizados por fotones portadores de información cuando interactúan para realizar tareas como la modificación del color y la inducción de entrelazamientos. Sin embargo, Hasta ahora, estos esfuerzos se han quedado cortos debido a ineficiencias. En este nuevo esfuerzo, los investigadores han creado un mecanismo que permite impulsar la no linealidad de un medio.
El trabajo implicó la creación de un polaritón mediante el acoplamiento de un fotón que estaba estrechamente unido a un excitón en una base de diselenuro de molibdeno. A continuación, los investigadores inyectaron electrones que fueron atraídos por los polaritones. Esa atracción llevó a una densidad de electrones con un pico que estaba cerca del polaritón y disminuyó en un aro circular a su alrededor. El resultado fue una cuasipartícula que combinaba el polaritón con los electrones redistribuidos, un polarón-polaritón. Notaron que los polaron-polaritons eran mucho más grandes que un polariton, lo que hizo que los polarones interactuaran a distancias mayores y eso condujo a un aumento de 50 veces en la no linealidad óptica.
Los investigadores probaron su mecanismo observando el índice de refracción de la intensidad de la luz y notando los cambios de las amplificaciones polaron-polariton. También demostraron que los polaron-polaritons podrían amplificarse utilizando emisiones estimuladas. Reconocen que los aumentos de no linealidad que lograron no son suficientes para su uso en aplicaciones cuánticas, pero tenga en cuenta que se pueden ver aumentos más grandes utilizando una base con una mayor no linealidad inherente. Sugieren además que sus ideas podrían conducir a nuevas vías de investigación en algunas áreas, como los que utilizan muchos fotones entrelazados que se comportan de formas que recuerdan a un fluido cuántico. También señalan que partes de su trabajo también podrían ser útiles en la búsqueda de pruebas de cualquier persona.
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