Firma espectroscópica de dos puntos, estado correlacionado de muchos cuerpos. Izquierda:En ausencia de bombeo. Derecha:con bombeo. Crédito:FLOTA
Un estudio dirigido por Monash desarrolla un nuevo enfoque para observar directamente estados de muchos cuerpos en un sistema excitón-polaritón que van más allá de las teorías clásicas.
El estudio amplía el uso de la teoría cuántica de impurezas, actualmente de gran interés para la comunidad de la física del átomo frío, y desencadenará experimentos futuros que demuestren correlaciones cuánticas de muchos cuerpos de polaritones de microcavidades.
Explorando fluidos cuánticos
"Los excitones-polaritones proporcionan un campo de juego en el que se pueden explorar los fluidos cuánticos a temperatura ambiente, y las nuevas propiedades de los sistemas de no equilibrio de muchos cuerpos, "dice el autor del estudio, A / Prof Meera Parish.
Sin embargo, a pesar de su naturaleza cuántica intrínseca como superposiciones de materia y luz, Los resultados más recientes se pueden describir a través de la física de ondas clásicas.
El nuevo estudio muestra cómo uno puede sondear más allá de las correlaciones cuánticas de campo medio en un sistema de polaritones de muchos cuerpos a través de la física cuántica de impurezas. donde una impureza móvil se reviste por excitaciones de un medio mecánico-cuántico, formando así una nueva cuasipartícula polarónica que desafía una descripción de campo medio.
"Observar más allá del comportamiento correlacionado cuántico de campo medio con polaritones es un hito importante hacia el uso de polaritones para tecnologías cuánticas, "explica el autor principal, el Dr. Jesper Levinsen, quien es ARC Future Fellow y colaborador de A / Prof Parish en la Facultad de Física y Astronomía de la Universidad de Monash.
En el nivel de pocas partículas, Recientemente ha habido avances en el logro de un bloqueo débil de polariton y anti-agrupamiento en una cavidad de fibra, donde el confinamiento de fotones mejora las no linealidades.
Transmisión bomba-sonda de incidencia normal en función de la desafinación del fotón-excitón y la energía de la sonda reescalada para aumentar las densidades de la bomba. Crédito:FLOTA
Similar, Se ha utilizado espectroscopia multidimensional compleja para estudiar las correlaciones cuánticas. Sin embargo, los experimentos que demuestran un comportamiento correlacionado cuántico más allá del campo medio en el nivel de muchos cuerpos siguen siendo esquivos.
El estudio proporciona una ruta alternativa para explorar tales correlaciones, haciendo uso de métodos de espectroscopia de bomba-sonda, que ya han sido demostrados por experimentos.
"Nuestros hallazgos coinciden con los resultados de estos experimentos, pero muestran que los experimentos hasta ahora no han alcanzado el régimen en el que se pueden ver correlaciones cuánticas multipunto, "dice el Dr. Levinsen.
El estudio
"Firmas espectroscópicas de correlaciones cuánticas de muchos cuerpos en microcavidades de polaritones" se publicó en Cartas de revisión física en diciembre de 2019.
Además del apoyo del Australian Research Council (Centers of Excellence and Future Fellowship), El apoyo financiero fue proporcionado por el Ministerio de Economía Competitividad (MINECO), el Consejo de Investigación en Ingeniería y Ciencias Físicas (EPSRC) y la Fundación Simons, y el trabajo se llevó a cabo en el Centro de Física de Aspen.
Parish y Levinsen son físicos teóricos que investigan y describen matemáticamente el comportamiento de grandes grupos de partículas cuánticas que interactúan. como átomos o electrones, que puede exhibir un comportamiento exótico, como superfluidez donde fluyen sin encontrar resistencia.
A / Prof Parish es el principal investigador actual que estudia cómo un comportamiento colectivo tan complejo surge de las propiedades de pequeños grupos de partículas cuánticas (un campo conocido como física de pocos cuerpos).
Este trabajo amplía nuestro conocimiento fundamental de la física cuántica en sistemas que van desde gases atómicos fríos hasta semiconductores de estado sólido, y tiene el potencial de sustentar una nueva generación de resistencia casi nula, dispositivos electrónicos de energía ultrabaja, buscado por FLEET.
