Ҷаҳони нави дастгоҳҳои оптоэлектронӣ

Як ҷаҳони навидастгоҳҳои оптоэлектронӣ

Муҳаққиқони Институти технологии Технион-Исроил як чархи мувофиқан идорашавандаро таҳия кардаанд.лазери оптикӣбар асоси як қабати атомӣ. Ин кашфиёт бо шарофати таъсири мутақобилаи вобаста ба спин байни як қабати атомӣ ва шабакаи спинии фотонии маҳдудшуда ба таври уфуқӣ имконпазир гардид, ки водиеро бо спинии Q-и баланд тавассути тақсимоти спинии навъи Рашаба аз фотонҳои ҳолатҳои басташуда дар континуум дастгирӣ мекунад.
Натиҷа, ки дар Nature Materials нашр шудааст ва дар мухтасари тадқиқотии он таъкид шудааст, роҳро барои омӯзиши падидаҳои марбут ба спинҳои когерентӣ дар адабиёти классикӣ ва... ҳамвор мекунад.системаҳои квантӣ, ва роҳҳои наверо барои таҳқиқоти бунёдӣ ва татбиқи спини электрон ва фотон дар дастгоҳҳои оптоэлектронӣ мекушояд. Манбаи оптикии спин ҳолати фотонро бо гузариши электрон муттаҳид мекунад, ки усулеро барои омӯзиши мубодилаи иттилооти спин байни электронҳо ва фотонҳо ва таҳияи дастгоҳҳои пешрафтаи оптоэлектронӣ фароҳам меорад.

Микроковокиҳои оптикии водии спин бо роҳи пайваст кардани шабакаҳои спинии фотонӣ бо носимметрияи инверсия (минтақаи аслии зард) ва симметрияи инверсия (минтақаи рӯйпӯши кабуд) сохта мешаванд.
Барои сохтани ин манбаъҳо, шарти пешакӣ бартараф кардани дегенератсияи спин байни ду ҳолати спинии муқобил дар қисми фотон ё электрон мебошад. Ин одатан бо истифода аз майдони магнитӣ таҳти таъсири Фарадей ё Зееман ба даст оварда мешавад, гарчанде ки ин усулҳо одатан майдони магнитии қавӣ талаб мекунанд ва наметавонанд микроманбаъро тавлид кунанд. Як равиши умедбахши дигар ба системаи камераи геометрӣ асос ёфтааст, ки майдони магнитии сунъиро барои тавлиди ҳолатҳои спин-тақсимшудаи фотонҳо дар фазои импулс истифода мебарад.
Мутаассифона, мушоҳидаҳои қаблии ҳолатҳои тақсимшавии спин ба усулҳои паҳншавии омили каммасса такя мекарданд, ки маҳдудиятҳои номатлубро ба ҳамоҳангии фазоӣ ва замонии манбаъҳо эҷод мекунанд. Ин равиш инчунин аз сабаби хусусияти спин-назоратшавандаи маводҳои блокии лазерӣ, ки барои назорати фаъолона истифода намешаванд ё ба осонӣ истифода намешаванд, монеъ мешавад.манбаъҳои рӯшноӣ, махсусан дар сурати набудани майдонҳои магнитӣ дар ҳарорати хонагӣ.
Барои ноил шудан ба ҳолатҳои тақсимшавии спин-Q-и баланд, муҳаққиқон шабакаҳои спинии фотониро бо симметрияҳои гуногун, аз ҷумла ядро ​​бо асимметрияи инверсия ва лифофаи симметрии инверсия, ки бо қабати ягонаи WS2 муттаҳид карда шудааст, сохтанд, то водиҳои спинии маҳдуди паҳлӯӣ ба вуҷуд оянд. Шабакаи асосии асимметрии баръакс, ки муҳаққиқон истифода мебаранд, ду хусусияти муҳим дорад.
Вектори шабакаи мутақобилаи идорашавандаи аз спин вобаста, ки дар натиҷаи тағйирёбии фазои фазаи геометрии анизотропии нанопораҳои гетерогенӣ, ки аз онҳо иборат аст, ба вуҷуд меояд. Ин вектор банди таҷзияи спинро дар фазои импулс ба ду шохаи спин-поляризатсияшуда тақсим мекунад, ки бо номи эффекти фотонии Рушберг маълум аст.
Як ҷуфт ҳолатҳои баланди пайвастшудаи Q-симметрӣ (квази) дар континуум, яъне водиҳои спинии фотонҳои ±K (кунҷи банди Бриллюэн) дар канори шохаҳои тақсимшавандаи спин, як суперпозитсияи когерентии амплитудаҳои баробарро ташкил медиҳанд.
Профессор Корен қайд кард: «Мо монолидҳои WS2-ро ҳамчун маводи тақвиятдиҳанда истифода бурдем, зеро ин дисульфиди металли гузариши мустақими банд-фосила дорои псевдо-спини беназири водиӣ аст ва ҳамчун интиқолдиҳандаи алтернативии иттилоот дар электронҳои водиӣ ба таври васеъ омӯхта шудааст. Хусусан, экситонҳои ±K' водиии онҳо (ки дар шакли эмиттерҳои диполии спин-поляризатсияшудаи ҳамвор нур мепошанд) метавонанд мувофиқи қоидаҳои интихоби муқоисаи водиӣ аз ҷониби нури спин-поляризатсияшуда ба таври интихобӣ ангехта шаванд ва бо ин васила спини озоди магнитиро фаъолона назорат кунанд».манбаи оптикӣ.
Дар микроковокии водии спинии якқабата, экситонҳои ±K'водӣ бо роҳи мувофиқати поляризатсия ба ҳолати водии спинии ±K пайваст карда мешаванд ва лазери спин-экситон дар ҳарорати хонагӣ бо роҳи бозгашти қавии рӯшноӣ амалӣ карда мешавад. Дар айни замон,лазерМеханизм экситонҳои дар ибтидо аз фаза мустақили ±K'-ро водор мекунад, ки ҳолати талафоти ҳадди ақали системаро пайдо кунанд ва коррелятсияи қулфшавиро дар асоси фазаи геометрии муқобили води спинии ±K барқарор кунанд.
Когерентсияи водие, ки тавассути ин механизми лазерӣ ба вуҷуд меояд, ниёз ба пахш кардани парокандагии фосилавӣ дар ҳарорати пастро аз байн мебарад. Илова бар ин, ҳолати талафоти ҳадди ақали лазери якқабата бо истифода аз поляризатсияи насоси хаттӣ (даврӣ) танзим карда мешавад, ки роҳи назорати шиддати лазер ва когерентсияи фазоӣ фароҳам меорад.
Профессор Ҳасман мефаҳмонад: «ОшкоршудафотоникӣТаъсири спин-водии Рашба механизми умумии сохтани манбаъҳои оптикии спин-эмиссияи сатҳро фароҳам меорад. Ҳамоҳангии водӣ, ки дар микроковокии якқабата муттаҳидшудаи водии спин-и якқабата нишон дода шудааст, моро як қадам ба ноил шудан ба печидагии иттилооти квантӣ байни экситонҳои ±K'водӣ тавассути кубитҳо наздиктар мекунад.
Муддати тӯлонӣ, дастаи мо оптикаи спиниро таҳия мекард ва аз спини фотон ҳамчун воситаи муассир барои назорати рафтори мавҷҳои электромагнитӣ истифода мебурд. Дар соли 2018, бо таваҷҷӯҳ ба спини псевдо-водӣ дар маводҳои дученака, мо лоиҳаи дарозмуддатро барои таҳқиқи назорати фаъоли манбаъҳои оптикии спини миқёси атомӣ дар сурати набудани майдонҳои магнитӣ оғоз кардем. Мо модели нуқсони фазаи ғайримаҳаллии Берриро барои ҳалли масъалаи ба даст овардани фазаи геометрии когерентӣ аз як экситони води истифода мебарем.
Аммо, аз сабаби набудани механизми қавии ҳамоҳангсозӣ байни экситонҳо, суперпозитсияи когерентии асосии экситонҳои сершумори водиӣ дар манбаи рӯшноии якқабата Рашуба, ки ба даст оварда шудааст, ҳалношуда боқӣ мемонад. Ин мушкилот моро илҳом мебахшад, ки дар бораи модели Рашубаи фотонҳои Q-и баланд фикр кунем. Пас аз навоварӣ кардани усулҳои нави физикӣ, мо лазери якқабата Рашубаро, ки дар ин мақола тавсиф шудааст, амалӣ кардем.
Ин дастовард роҳро барои омӯзиши падидаҳои коррелятсияи спинҳои когерентӣ дар майдонҳои классикӣ ва квантӣ ҳамвор мекунад ва роҳи наверо барои таҳқиқоти асосӣ ва истифодаи дастгоҳҳои оптоэлектронии спинтронӣ ва фотонӣ мекушояд.