L'istituto di ottica e macchinari di precisione di Shanghai e altri fanno progressi nello studio della condensazione di Bose-Einstein degli eccitoni polarizzati sinergici

Di recente, il team di Hongxing Dong e Long Zhang, ricercatori dell'Infrared Optical Materials Research Center, Department of Advanced Laser and Optoelectronic Functional Materials, Shanghai Institute of Optics and Precision Machinery, Chinese Academy of Sciences (SIPM), insieme ai ricercatori dell'East China Normal University, hanno risolto il processo cinetico e il meccanismo fisico della transizione di fase dall'iperfluorescenza alla condensazione di eccitoni polarizzati coeccitonici basata sul sistema a film sottile di punti quantici calcogenuri. I risultati della ricerca correlata, intitolati Observation of Transition from Superfluorescence to Polariton Condensation in CsPbBr3 Quantum Dots Film, sono stati pubblicati in Light: Science & Applications (Light -Light: Science & Applications.
L'iperfluorescenza è una piattaforma ideale per studiare i meccanismi di correlazione a molti corpi nei sistemi di eccitoni, nonché per sviluppare sorgenti luminose quantistiche e ottiche ultraveloci. Nel frattempo, i coeccitoni sono caratterizzati da una maggiore forza vibronica, che favorisce lo studio della natura non lineare dei coeccitoni, ed è più facile realizzare la condensazione degli eccitoni polarizzati dei coeccitoni, che è utile per realizzare le applicazioni nei campi delle porte logiche quantistiche, delle eccitazioni di stato topologico e così via. Attualmente, ci sono pochi studi sulla regolazione della forza di accoppiamento tra stati di materia cooperativa e luce e sul meccanismo di transizione di fase dall'iperfluorescenza alla condensazione degli eccitoni polarizzati dei coeccitoni. La realizzazione della messa a punto della forza di accoppiamento dello stato di materia cooperativa luce basata sul sistema di punti quantici e la risoluzione della transizione di fase ultraveloce regolata dal campo ottico della cavità sono cruciali per l'ulteriore sviluppo e applicazione dei dispositivi quantistici.
Questo studio propone l'introduzione di una cavità esterna per sintonizzare la forza di accoppiamento tra eccitoni leggeri e cooperativi, basata sulla struttura di film sottili di punti quantici calcogenuri sulla semicavità di un riflettore Bragg distribuito dimostra il forte fenomeno di accoppiamento tra eccitoni cooperativi e modalità Bragg con una divisione Rabi di 21,6 meV. Inoltre, lo studio osserva il fenomeno della coalescenza di eccitoni polarizzati di eccitoni cooperativi. Si è scoperto che gli eccitoni correlati coinvolti mostrano un significativo miglioramento dell'accoppiamento. Ciò è dovuto principalmente alla sincronizzazione di fase casuale causata dagli eccitoni indotti dall'effetto sinergico, che si traduce nella formazione di momenti di dipolo macroscopici con direzioni di polarizzazione coerenti. La nuova condensazione di Bose-Einstein quasiparticellare offre nuove possibilità per lo sviluppo di laser sintonizzabili ultra-stretti. Inoltre, le proprietà della materia ottica doppia della condensazione eccitonica polarizzata sinergica ampliano le sue potenziali applicazioni nelle simulazioni quantistiche, nelle sorgenti luminose coerenti non convenzionali e nei dispositivi logici a polarizzazione completamente ottica.
Il lavoro di ricerca è sostenuto dalla National Natural Science Foundation of China, dallo Shanghai Young Top Talent Program e dallo Shanghai Leading Talent Training Program.