Новости космоса и технологий. » Физика » Первая демонстрация плетения в фотонных топологических режимах нуля

Первая демонстрация плетения в фотонных топологических режимах нуля

Опубликовал: Admin, 13-10-2020, 01:01, Физика, 32, 0

Первая демонстрация плетения в фотонных топологических режимах нуля

Физическая теория предполагает, что экзотические возбуждения могут существовать в форме связанных состояний, ограниченных рядом с топологическими дефектами, например, в случае майорановских нулевых мод, захваченных вихрями внутри топологических сверхпроводящих материалов. Лучшее понимание этих состояний может помочь в разработке новых вычислительных инструментов, включая квантовые технологии.

Одним из явлений, привлекающих внимание в последние несколько лет, является «плетение», которое происходит, когда электроны в определенных состояниях (то есть фермионы Майорана) сплетаются друг с другом. Некоторые физики предположили, что это явление может способствовать развитию нового типа квантовой технологии, а именно топологических квантовых компьютеров.

Исследователи из Университета штата Пенсильвания, Калифорнийского университета в Беркли, Университета штата Айова, Университета Питтсбурга и Бостонского университета недавно проверили гипотезу о том, что плетение также происходит в частицах, отличных от электронов, таких как фотоны (то есть частицы света). В статье, опубликованной в Природа Физика , они представляют первую экспериментальную демонстрацию плетения с использованием фотонных топологических нулевых мод.

«Идея была вдохновлена ​​хорошо известной архитектурой для создания квантового компьютера, которая была теоретически предсказана, но так и не реализована экспериментально», - сказал Phys.org Микаэль Рехтсман, один из исследователей, проводивших исследование. «Для выполнения операций в этом ранее теоретизированном типе квантового компьютера майорановские фермионы перемещаются друг вокруг друга - это называется плетением. В предыдущем теоретическом исследовании В Некоторые из моих коллег предсказали, что плетение - это общее явление, которое может быть применяется не только к электронам, но и к фотонам. В нашей новой статье мы демонстрируем это экспериментально, используя массив волноводов, похожих на волоконно-оптические кабели ».

Рехцман и его коллеги измерили геометрическую фазу явления плетения, проведя эксперимент, в котором два разных процесса плетения мешали друг другу. В одном из этих процессов топологические дефекты заплетались по часовой стрелке, а в другом - против часовой стрелки.

Интерференция - это особенность волновой механики, которая часто используется для изучения физических систем. Эта функция ответственна за бесчисленные явления, связанные с волнами, от радужных завихрений на мыльных пузырях до гравитационных волн.

«Мы заметили, что свет от двух противоположных процессов плетения деструктивно интерферирует, что подтвердило наше теоретическое предположение о том, что процессы имеют относительную фазу плетения, равную пи», - сказал Phys.org Томас Шустер, другой исследователь, участвовавший в исследовании. «Важно отметить, что благодаря особенно простому действию плетения, полученные нами измерения позволяют нам экстраполировать поведение любого процесса плетения. В частности, они подтверждают, что при выполнении нескольких кос в ряду важен порядок плетения».

Рехтсман, Шустер и их коллеги продемонстрировали существование обобщаемого процесса плетения, который они называют неабелевым плетением, которое является простым проявлением особенности, которую исследователи искали в электронные системы в течение нескольких лет. Их результаты показывают, что плетение на самом деле может быть обычным явлением, которое распространяется не только на электроны, но также применимо к свету, звуку, воде и, возможно, даже сейсмическим волнам.

Помимо выделения возможности использования фотонных решеток в качестве платформы для изучения топологических дефектов и их плетения, это исследование может вдохновить другие исследовательские группы изучить плетение в контексте других явлений, связанных с образованием волн. Рехтсман, Шустер и их коллеги теперь планируют продолжить исследование плетения фотонных топологических нулевых мод, наряду с другими топологическими явлениями, которые также могут быть применены к системам, связанным со светом.

«Плетение - это топологическое явление, которое традиционно ассоциируется с электронными устройствами», - сказал Рехцман. «Теперь мы надеемся показать, что целый класс топологических явлений потенциально может быть полезен не только для Электронных устройств , Но также и для фотонных устройств, таких как лазеры, устройства медицинской визуализации, телекоммуникационные системы и другие. Мы также ожидаем, что этот новый тип топологической физики может быть применен к квантовым информационным системам, особенно к системам, основанным на фотонах ».


Источник


У данной публикации еще нет комментариев. Хотите начать обсуждение?

Написать комментарий
Имя:*
E-Mail:
Введите код: *
Кликните на изображение чтобы обновить код, если он неразборчив


Поиск по сайту
Полезные ссылки
Оцените работу сайта

TEHNONEWS

Новости космоса технологий нанотехнологий физики и химии