Anwendung der Quanten-Verunreinigungstheorie auf Quantenflüssigkeiten des Lichts

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Eine von Monash-geführte Studie entwickelt einen neuen Ansatz zur direkten Beobachtung korrelierter Vielkörperzustände in einem Exziton-Polariton-System, die über die klassischen Theorien hinausgehen.

Die Studie erweitert die Anwendung der Quantenverunreinigungstheorie, die derzeit von bedeutendem Interesse für die Physik der kalten Atome ist, und wird zukünftige Experimente auslösen, die Vielkörper-Quantenkorrelationen von Mikrokavitätspolaritonen demonstrieren.

Erforschung von Quantenfluiden”Exzitonen-Polaritonen bieten eine Spielwiese, auf der man Quantenfluide mit Raumtemperatur und die neuartigen Eigenschaften von Vielkörper-Nichtgleichgewichtssystemen erforschen kann”, sagt Studienautor A/Prof Meera Parish.

Doch trotz ihrer inhärenten Quantennatur als Überlagerungen von Materie und Licht lassen sich die jüngsten Ergebnisse durch die Physik der nichtlinearen, klassischen Wellen beschreiben.Die neue Studie zeigt, wie man mit Hilfe der Quantenverunreinigungsphysik über Mittelfeld-Quantenkorrelationen in einem Vielkörper-Polaritonsystem hinaus sondieren kann, wobei eine bewegliche Verunreinigung durch Anregungen eines quantenmechanischen Mediums angezogen wird und so ein neues polaronisches Quasiteilchen bildet, das sich einer Mittelfeldbeschreibung entzieht.”Die Beobachtung von quantenkorreliertem Verhalten mit Polaritonen jenseits des Mittelfeldes ist ein wichtiger Meilenstein auf dem Weg zur Nutzung von Polaritonen für Quantentechnologien”, erklärt der Hauptautor Dr.

Jesper Levinsen, ARC Future Fellow und Mitarbeiter von A/Prof Parish an der School of Physics and Astronomy der Monash University.Auf der Ebene der wenigen Teilchen gab es kürzlich Fortschritte bei der Erzielung einer schwachen Anti-Bunching- und Polariton-Blockade in einem Faserhohlraum, wo der Einschluss von Photonen die Nichtlinearitäten verstärkt.

In ähnlicher Weise wurde die komplexe mehrdimensionale Spektroskopie zur Untersuchung von Quantenkorrelationen eingesetzt.

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Experimente, die jenseits des mittleren Feldes quantenkorreliertes Verhalten auf der Vielteilchenebene zeigen, sind jedoch nach wie vor schwer zugänglich.Die Studie bietet einen alternativen Weg zur Erforschung solcher Korrelationen unter Verwendung von Pump-Sonden-Spektroskopie-Methoden, die bereits durch….

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