Systèmes nanométriques pour générer différentes formes de lumière

Pendant des décennies, les scientifiques ont cru que les propriétés statistiques quantiques des bosons étaient conservées dans les systèmes plasmoniques et ne créeraient donc pas une forme différente de lumière.

Ce domaine de recherche en croissance rapide se concentre sur les propriétés quantiques de la lumière et son interaction avec la matière à l’échelle nanométrique. catalysé par travail expérimental Dans la possibilité de préserver des corrélations non classiques dans les interactions lumière-matière médiées par la diffusion de photons et de plasmons, il a été émis l’hypothèse que des dynamiques similaires sous-tendent la conservation de Fluctuations quantiques qui déterminent la nature des sources lumineuses. La possibilité d’utiliser un nanosystème pour créer des formes de lumière exotiques pourrait ouvrir la voie à des dispositifs quantiques de prochaine génération. Il pourrait également constituer une nouvelle plate-forme pour explorer de nouveaux phénomènes quantiques.

Dans les nouveaux résultats publiés dans Connexions naturellesDes chercheurs de la Louisiana State University et de quatre universités partenaires ont présenté une découverte qui change le paradigme en plasmonique quantique en démontrant le potentiel des nanostructures métalliques pour produire différentes formes de lumière.

Leur article, « Monitoring the Modification of Quantum Statistics of Plasmonic Systems », écrit par des collaborateurs de l’Université d’Alabama à Huntsville, Techno de Monterrey, l’Université nationale autonome du Mexique et l’Université autonome Unidad Iztapalaba, montre que les statistiques quantiques de multiparticule les systèmes ne sont pas toujours conservés dans les plates-formes plasmoniques. . Il décrit également la première observation de statistiques quantiques modifiées.

Les auteurs principaux, le chercheur postdoctoral LSU Chenglong You et l’étudiant diplômé LSU Mingyuan Hong, montrent que les champs optiques proches fournissent des chemins de diffusion supplémentaires qui peuvent catalyser des interactions multiparticulaires complexes.

« Nos résultats révèlent le potentiel d’utiliser la diffusion multiparticulaire pour effectuer un contrôle remarquable dans les systèmes plasmoniques quantiques », a déclaré You. « Ce résultat réoriente un ancien paradigme dans le domaine des plasmons quantiques où la physique fondamentale révélée dans notre découverte permettra de mieux comprendre les propriétés quantiques de systèmes plasmoniqueset dévoiler de nouvelles voies pour les performances de contrôle des systèmes de particules quantiques. »

Les recherches du groupe expérimental de photonique quantique de LSU qui ont abouti à ces nouvelles découvertes ont été menées dans le laboratoire de photonique quantique du professeur agrégé Omar Magana Loaiza.

« Nous avons conçu des nanostructures métalliques, en or, pour produire différents types de lumière », a déclaré Hong. Notre plateforme nanométrique exploite la dissipation plasmonique Champs proches pour induire et contrôler des interactions complexes dans des systèmes photoniques multicorps. Cette capacité nous permet de contrôler les fluctuations quantiques des systèmes multiphotoniques. « 

La possibilité d’une lumière géométrique avec différentes propriétés de mécanique quantique a d’énormes implications pour de multiples technologies quantiques.

« Par exemple, notre plate-forme permet de limiter les fluctuations quantiques des systèmes multiphotoniques pour améliorer la sensibilité des protocoles de détection quantique », a déclaré Magana Loaiza. « Dans notre laboratoire, nous profiterons de ce degré de contrôle remarquable pour développer des simulations quantiques de une lumière Transport. Cela permettra la conception éventuelle de cellules solaires meilleures et plus efficaces. »