Физики разрабатывают новую квантовую теорию светоиндуцированной материи

Прочитано: 252 раз(а)


Группа под руководством физика из Городского университета Гонконга (CityU) недавно разработала новую квантовую теорию, которая объясняет «светоиндуцированную фазу» материи и предсказывает ее новые функции. Новая теория может произвести революцию в области квантовой фотоники и квантового управления при комнатной температуре. Это также открывает двери для множества приложений следующего поколения, основанных на свете, таких как оптическая связь, квантовые вычисления и технологии сбора света.

Ученые обнаружили в веществе экзотические фазы, помимо обычных, известных как твердая, жидкая и газообразная фазы. И в разных фазах, в которых атомы претерпевают определенное расположение в пространстве, материя может иметь разные свойства. Как одна из категорий недавно открытых фаз, светоиндуцированные фазы привлекли большое внимание ученых в последнее десятилетие, поскольку они рассматривались как многообещающая платформа для новых фотоэлектрических панелей и новых химических платформ, а также новый путь для современных квантовых технологий.

«Сверхбыстрые процессы фотоактивных молекул, такие как перенос электронов и перераспределение энергии, которые обычно происходят в фемтосекундном масштабе (10–15 с ), имеют большое значение для светособирающих устройств, преобразования энергии и квантовых вычислений », — пояснил доктор. Чжан Чжэдун, доцент кафедры физики CityU, руководивший исследованием. Результаты были опубликованы в журнале Physical Review Letters под заголовком «Многомерная когерентная спектроскопия молекулярных поляритонов: подход Ланжевена».

«Однако исследования этих процессов полны неясностей. Большинство существующих теорий, связанных со светоиндуцированными фазами, ограничены временными и энергетическими масштабами и поэтому не могут объяснить переходные свойства и сверхбыстрые процессы молекул, когда в игру вступают короткие лазерные импульсы. , Это накладывает фундаментальный предел для изучения индуцированных светом фаз материи», — сказал д-р Чжан.

Чтобы преодолеть эти трудности, д-р Чжан и его сотрудники разработали новую квантовую теорию оптических сигналов индуцированных светом фаз молекул, которая является первой в мире. Новая теория с помощью математического анализа в сочетании с численным моделированием объясняет динамику возбужденного состояния и оптические свойства молекул в режиме реального времени, преодолевая узкие места, возникающие в результате существующих теорий и методов.

Новая теория интегрирует передовую квантовую электродинамику в сверхбыструю спектроскопию. Он использует современную алгебру для объяснения нелинейной динамики молекул, что закладывает основу для разработки современных технологических приложений для лазеров и определения характеристик материалов. Таким образом, он предлагает новые принципы оптического обнаружения и квантовой метрологии.

«Что особенно увлекательно в нашей новой теории, так это то, что совместное движение кластера молекул демонстрирует волнообразное поведение, которое распространяется на расстояние. Это было недостижимо в обычных исследованиях. И это коллективное движение может существовать при комнатной температуре. а не только при сверхнизкой криогенной температуре ранее. Это означает, что точный контроль и определение движения частиц могут быть возможны при комнатной температуре. Это может открыть новые горизонты исследований, таких как коллективная химия, которая потенциально может революционизировать изучение фотохимии, — сказал доктор Чжан.

Новая квантовая теория облегчает разработку светособирающих и излучающих устройств следующего поколения, а также работу и обнаружение лазеров. Когерентность, возникающая из индуцированной светом молекулярной кооперации, может привести к яркому излучению света. Спектроскопические исследования светоиндуцированной фазы вещества в исследованиях могут помочь использовать методы оптического зондирования нового поколения и квантовую метрологию.

В более широком масштабе светоиндуцированные фазы могут обеспечить множество новых междисциплинарных приложений на основе света, таких как оптическая связь, биологическое изображение, управление химическим катализом и назначение светособирающих устройств энергосберегающим образом.

В ближайшем будущем исследователи планируют изучить индуцированные светом фазы и их влияние на квантовые материалы, а также разработать новые спектроскопические методы и методы обнаружения в контексте квантовой запутанности.

Физики разрабатывают новую квантовую теорию светоиндуцированной материи



Новости партнеров