_ Predicția de noi ecouri cuantice: ultrarapidă controlul undelor de lumină al electronilor din cristale

Tărâmul cuantic al particulelor atomice este încorporat cu aleatorie. Totuși, controlul precis al sistemelor cuantice, cum ar fi computerele cuantice, este de mare importanță pentru știința cuantică modernă și tehnologia cuantică prospectivă.

În lumea clasică, timpul avansează constant. Dar în lumea cuantică, timpul este teoretic maleabil și reversibil. Și prin această dinamică de inversare a timpului oamenii de știință au încercat să controleze sistemele cuantice. De exemplu, ecourile de spin — propuse de Erwin Hahn în 1950 — sunt observate pe scară largă în sistemele cuantice de spin și sunt fundamentale pentru rezonanța magnetică nucleară și sistemele de rezonanță magnetică.

Cu toate acestea, aplicarea unui astfel de fenomen de inversare a timpului. devine dificil în sistemele cuantice de materie condensată mai sofisticate, adică sisteme cuantice cu grade infinite de libertate. Acest lucru se datorează faptului că coerența cuantică se pierde rapid atunci când interacționează cu mediul.

Acum, un grup de cercetare condus de Atsushi Ono, profesor asistent la Departamentul de Fizică de la Universitatea Tohoku, a descoperit un nou tip de fenomen de ecou asociat cu structura benzii de energie în solidele cristaline. Așa-numitele „ecouri în bandă de energie” au fost descoperite după ce grupul a început să investigheze teoretic dinamica ultrarapidă a cvasiparticulelor conduse optic din solidele cristaline.

Detaliile descoperirilor lor au fost publicate în jurnalul Physical Review Research pe 30 noiembrie. , 2022.

Simularea numerică și expresiile analitice ale grupului au arătat că cvasiparticulele sunt conduse în mod coerent de un impuls de câmp electric, iar procesul de fotoexcitare generează ecouri atunci când cvasiparticulele se recombină. Aceste impulsuri de ecou transportă informații despre relațiile de dispersie ale cvasiparticulelor.

În plus, Ono și echipa sa au observat ecouri în bandă de energie chiar și în sisteme puternic corelate, în care electronii liberi nu sunt cvasiparticule bine definite din cauza multor- interacțiunile corpului.

„Descoperirea noastră oferă o perspectivă diferită a dinamicii ultrarapide care sunt conduse și controlate de o undă de lumină”, a spus Ono. „Ecurile în bandă de energie ar putea fi utilizate pentru spectroscopia completă a cvasiparticulelor, atât din solidele cristaline, cât și din atomii reci din rețelele optice, chiar și atunci când sunt prezente corelații puternice cu mai multe corpuri.”

(Fluierul)