Notizia

Dec 11, 2023

Trasmutazione emergente delle cicatrici quantistiche in ph

A new view into the landscape of quantum chaos in

Una nuova visione del panorama del caos quantistico nelle microcavità

Istituto per le scienze di base

immagine: Lo stato di cicatrice quantistica in una microcavità ottica caotica incorporata in un cristallo fotonico può essere ingegnerizzato utilizzando il fenomeno del "blocco della cavità-momento". Si scopre che quando le cavità caotiche vengono periodicamente disposte, il nuovo grado di libertà, il "momento cristallino di Bloch", determina la trasmutazione emergente degli stati quantici della cicatrice. Ciò ci consente di ideare nuovi schemi di controllo della luce che integrano il caos intra-cavità e il momento cristallino della matrice di cavità.vedere di più

Credito: Istituto per le scienze di base

Lo studio del caos ondulatorio all’interno delle microcavità ottiche fornisce una bellissima strada per collegare la fisica classica e quella quantistica. Rientra nel ramo del caos quantistico, che racchiude un potenziale potenziale per il progresso della tecnologia integrando queste due filosofie fondamentali della fisica. Il comportamento peculiare e imprevedibile osservato nelle microcavità caotiche rispecchia altri sistemi caotici, inclusi atomi perturbati e punti quantici. Pertanto, esplorando le proprietà topologiche dei modi ottici nelle microcavità, possiamo ottenere preziose informazioni sul comportamento di vari sistemi caotici, approfondendo la nostra comprensione dell'eleganza della natura.

Nello studio pubblicato su Light: Science & Application, un team guidato dal Dr. YI Chang-Hwan del Center for Theoretical Physics of Complex Systems all'interno dell'Institute for Basic Science, Repubblica di Corea, il Prof. PARK Hee Chul del Pukyong National University, Repubblica di Corea, e il Prof. PARK Moon Jip dell'Università di Hanyang, Repubblica di Corea, hanno ottenuto risultati significativi nella ricerca sul caos ondulatorio nel regno del caos quantistico.

Lo studio del team si è concentrato sulle transizioni di localizzazione dinamica in una serie periodica di cavità caotiche, esplorando in particolare il comportamento delle modalità delle onde luminose all'interno di microcavità ottiche deformate accoppiate al momento cristallino. Gli autori hanno coniato un nuovo termine per questo fenomeno, chiamandolo "blocco della cavità-momento".

Le loro indagini fanno luce sul fenomeno della cicatrice quantistica e sulla sua trasmutazione, che avviene all’interno delle microcavità incorporate nei cristalli fotonici. La cicatrice quantistica è un intrigante autostato quantistico, che appare come conseguenza dell’interferenza delle onde, esibendo una maggiore densità di probabilità attorno a orbite periodiche instabili che corrispondono a punti fissi instabili in un sistema classicamente caotico. L'esistenza di queste strutture sfida i principi di stabilità della meccanica classica tradizionale. Manipolando il momento cristallino, il team ha dimostrato che questi stati di cicatrice quantistica possono essere controllati con precisione.

Questa scoperta non solo fornisce una comprensione più profonda della natura intricata del caos ondoso, ma apre anche interessanti possibilità per utilizzare le proprietà ondulatorie intrinseche degli stati caotici per promuovere fenomeni di trasporto indotti dalla curvatura di Berry. Gli autori sottolineano la natura innovativa di questa ricerca, evidenziandone il potenziale nel manipolare i comportamenti delle onde luminose su microcavità strutturate periodicamente. Ciò ha profonde implicazioni per l’informazione quantistica, la comunicazione e lo sviluppo di dispositivi optoelettronici.

È importante sottolineare che la capacità di controllare gli stati delle cicatrici quantistiche all’interno dei risonatori ottici che compongono i cristalli fotonici sblocca il potenziale per varie tecnologie quantistiche, incluso il rilevamento quantistico a risoluzione estrema. Inoltre, i risultati della ricerca contribuiscono ai progressi negli studi sul caos quantistico, espandendoli al caos quantistico associato al momento cristallino nei cristalli fotonici.

Scienza e applicazioni della luce

10.1038/s41377-023-01156-9

Studio sperimentale

Non applicabile

Il teorema di Bloch dettava il caos ondulatorio nei cristalli con microcavità

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