Откритие в областта на квазичастиците ще помогне за създаването на нов тип микрочипове

Поставяйки парченца перовскит между две огледала и насочвайки към тях лазерен лъч, изследователите успяха директно да контролират спиновото състояние на двойките екситон-поларитон – хибридни квазичастици, съставени от материя и светлина. Новото устройство, което съчетава свойствата на електрониката и фотониката, би могло да проправи пътя за създаването на ненадминати компютърни чипове с квантови битове.

Една от най-любопитните особености на двойките екситон-поларатон е, че те се намират между чисто електронните и чисто фотонните системи, като притежават характеристиките и на двете. По този начин тези квазичастици заимстват най-добрите качества и на двете системи. Така например чисто електронните транзистори променят капацитивното си съпротивление при всяко взаимодействие между устройствата, докато чисто фотонните системи са трудни за проектиране. Квазичастиците нямат тези недостатъци.

Освен това всички използвани материали са лесни за производство при стайна температура, а след като бъдат създадени практически системи, няма да е трудно да се започне масовото им производство. Засега проектът е на ранен етап – учените все още изследват откритите ефекти. Производството може да започне не по-рано от след 5-10 години.

През последните години перовскитите привлякоха голямо внимание от страна на конструкторите на фотоволтаични клетки и свойствата на този материал внимателно се изучават. Халогенидните перовскити отлично поглъщат светлината и превръщат фотоните в електрони или екситони, в зависимост от свойствата на перовскита. Екип от учени от Масачузетския технологичен институт (MIT) и други американски университети обърна специално внимание на формата на перовскит, наречена оловно-фенетиламониев йодид. За да създадат оптичен резонатор, който улавя фотони, те поставят пластинки от перовскит между светлоотразяващи слоеве с дебелина няколко нанометра, като оставят между тях разстояние от половината дължина на светлинната вълна, пише MIT News.

Използвайки перовскит, настроен на дължина на вълната на зелената светлина, излъчената зелена светлина след това отскача напред-назад между огледалата.

„Тя се абсорбира отново от материала, повторно се излъчва, повторно се абсорбира, повторно излъчва, повторно абсорбира отново и отново толкова бързо, че се извършва преобразуване на фотона в екситон и обратно, така че се получава суперпозиция и на двата“, казва Лайц, ръководител на изследването.

Уловената светлинна частица се поглъща последователно от материала и се излъчва отново, в резултат на което се получава суперпозиция от фотон и екситон. Този процес може да доведе до появата на кондензата на Бозе – състояние на материята, при което всички частици имат едно и също енергийно състояние и се държат като една голяма частица. Едно от свойствата на такъв кондензат, спинът, може да се променя с помощта на светлина или електричество. Използването на перовскити дава възможност това явление да се наблюдава при по-високи температури. Казано с други думи, новото устройство може да бъде важна стъпка в появата на кубити, работещи при стайна температура.