Los científicos de KAIST han fabricado un sistema láser que genera partículas cuánticas altamente interactivas a temperatura ambiente. Sus hallazgos, publicado en la revista Fotónica de la naturaleza , podría conducir a un único sistema láser de microcavidad que requiere un umbral de energía más bajo a medida que aumenta su pérdida de energía.

El sistema, desarrollado por el físico de KAIST Yong-Hoon Cho y sus colegas, implica hacer brillar la luz a través de una única microcavidad de forma hexagonal tratada con un sustrato de nitruro de silicio de pérdida modulada. El diseño del sistema conduce a la generación de un láser de polaritón a temperatura ambiente, lo cual es emocionante porque esto generalmente requiere temperaturas criogénicas.

Los investigadores encontraron otra característica única y contraria a la intuición de este diseño. Normalmente, se pierde energía durante el funcionamiento del láser. Pero en este sistema, a medida que aumentaba la pérdida de energía, la cantidad de energía necesaria para inducir el láser disminuyó. La explotación de este fenómeno podría conducir al desarrollo de una alta eficiencia, láseres de bajo umbral para futuros dispositivos ópticos cuánticos.

"Este sistema aplica un concepto de física cuántica conocido como simetría de inversión de paridad-tiempo, "explica el profesor Cho." Esta es una plataforma importante que permite utilizar la pérdida de energía como ganancia. Se puede utilizar para reducir la energía del umbral del láser para sensores y dispositivos ópticos clásicos, así como los dispositivos cuánticos y el control de la dirección de la luz ".

La clave es el diseño y los materiales. La microcavidad hexagonal divide las partículas de luz en dos modos diferentes:uno que pasa a través del triángulo del hexágono que mira hacia arriba y otro que pasa a través de su triángulo que mira hacia abajo. Ambos modos de partículas de luz tienen la misma energía y trayectoria, pero no interactúan entre sí.

Sin embargo, las partículas de luz interactúan con otras partículas llamadas excitones, proporcionada por la microcavidad hexagonal, que está hecho de semiconductores. Esta interacción conduce a la generación de nuevas partículas cuánticas llamadas polaritones que luego interactúan entre sí para generar el láser de polaritones. Controlando el grado de pérdida entre la microcavidad y el sustrato semiconductor, surge un fenómeno intrigante, con la energía umbral disminuyendo a medida que aumenta la pérdida de energía.