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物理定律帮助我们理解自然的有效方式

2022-05-20 03:54:01 编辑:夏侯艳珍 来源:
导读 科学家通过用于量子干涉测量的超快双泵浦探针激光器研究了极性半导体GaAs中光生相干声子的激发和检测。东京工业大学和庆应义塾大学的科学家

科学家通过用于量子干涉测量的超快双泵浦探针激光器研究了极性半导体GaAs中光生相干声子的激发和检测。东京工业大学和庆应义塾大学的科学家通过用于量子干涉测量的超快双泵浦探针激光器研究了极性半导体GaAs中光生相干声子的激发和检测。想象一下,计算机可以使用我们目前称为废物振动 - 热量和噪音的指数速度来存储,移动和处理信息。虽然这可能会让我们想起一部科幻电影,随着纳米时代的到来,这将很快成为现实。最重要的是量子领域的一个分支:量子光子学。

物理定律帮助我们理解自然的有效方式。然而,它们对我们不完美生活的应用往往涉及利用物理定律的最有效方式。因为我们的大部分生活都围绕着信息交流,所以提出更快捷的沟通方式一直是我们的首要任务。大多数信息都是在波浪和振动中编码的,这些波和振动利用在空间或固体中传播的电磁场,并随机地与固体装置中的粒子相互作用,产生浪费的副产品:热量和噪音。这种相互作用通过两个通道传播,光的吸收或光的散射,两者都导致构成固体的原子的随机激发。通过将粒子的随机激发转换为固体的连贯,良好控制的振动,我们可以转动表格 - 而不是使用光线,我们可以使用声音(噪音!)来传输信息。这种晶格振动的能量被包装在称为声子的明确定义的束中。

然而,其范围依赖于对两个基本点的理解 - 相干声子的产生及其随后的寿命,并保持其“信息传输能力”。这是东京工业大学(东京工业大学)中村实验室的研究人员在庆应义塾大学量子计算中心工作的Shikano教授的合作下寻求回答的问题的主题。

光学声子用于描述某种振动模式,当相邻的晶格原子沿相反方向移动时,会发生这种振动模式。“因为脉冲吸收(IA)和脉冲受激拉曼散射(ISRS)引起固体晶格中这种振动的转换导致声子产生,”Nakamura声称,“我们的目标是阐明缩小这种二分法。”研究人员利用双泵浦探针光谱,其中超快激光脉冲被分成更强的“泵”以激发GaAs样品,而较弱的“探针”光束照射在“摇动”样品上。泵浦脉冲被分成两个共线脉冲,但它们的波形略有偏移,产生相对的锁相脉冲。在条纹中增强或抑制声子振幅,

探测光束通过读取由于晶格中依赖于条纹图案的振动而产生的样品的光学性质(反射率)的变化来读取干涉条纹图案。这种读取波脉冲变化以确定样本特征的方法称为量子干涉测量法。

Nakamura和团队表示,“因此,通过改变泵浦脉冲之间的时间延迟,比光周期和泵浦探测脉冲更短,我们可以检测电子状态之间的干扰以及光学声子之间的干扰。在光激发过程中通过光电子 - 声子相互作用产生相干声子的特征。“从量子力学叠加,研究人员可以筛选出信息:声子的产生主要与散射(ISRS)有关。

超短光脉冲代的进步不断推动探测和操纵材料结构组成的能力。通过这些研究奠定了理解固体振动的基础,下一步将涉及将它们用作晶体管,设备,电子设备的构建模块,并且很快就会知道我们的未来!


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