Исследователи из Сколтеха и их коллеги из Кембриджского университета показали, что поляритоны — квазичастицы, которые могут стать основой квантовых суперкомпьютеров, — способны образовывать структуры, напоминающие молекулы. Такие «искусственные молекулы» в перспективе можно будет создавать по запросу с заранее заданными свойствами. Статья опубликована в журнале Physical Review B Letters.
Поляритон — квантовая частица из фотона и экситона, открывающая широкие перспективы для создания нового поколения устройств. Исследователи показали, что геометрически связанные поляритонные конденсаты, присутствующие в полупроводниковых устройствах, способны моделировать молекулы с различными свойствами.
«В нашей работе мы показываем, что кластеры взаимодействующих поляритонных и фотонных конденсатов могут образовывать ряд экзотических и совершенно разных структур — “молекул”, воздействовать на которые можно искусственным образом. Эти “искусственные молекулы” и входящие в их состав конденсаты имеют принципиально разные энергетические состояния, оптические свойства и моды колебаний», — рассказывает соавтор исследования, научный сотрудник факультета прикладной математики и теоретической физики Кембриджского университета Александр Джонстон.
В процессе численного моделирования двух, трех и четырех взаимодействующих поляритонных конденсатов исследователи обратили внимание на наличие необычных асимметричных стационарных состояний; при этом лишь некоторые из конденсатов имели одинаковую плотность в основном состоянии. Такие состояния могут принимать различные формы, которыми можно управлять, настраивая отдельные физические параметры системы. На основе наблюдений ученые сделали предположение о существовании «искусственных поляритонных молекул» и предложили исследовать возможности их использования в квантовых информационных системах.
В частности, исследователи рассмотрели «асимметричную диаду», состоящую из двух взаимодействующих конденсатов с неравным количеством частиц. При объединении двух диад образуется тетрадная структура, аналогичная гомоядерной молекуле, такой как молекула водорода H2. Также искусственные молекулы могут образовывать более сложные структуры из нескольких диад. Варьируя силу связи между ними, можно управлять их относительной ориентацией и менять их свойства. Поскольку использование некоторой гибридной дискретно-непрерывной системы может повысить точность и эффективность квантовой информационной системы, исследователи предложили использовать в качестве основы такой системы гибридную тетрадную структуру.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
