上海光学精密機械研究所などが相乗励起子分極励起子のボーズ・アインシュタイン凝縮の研究で進歩を遂げる

最近、中国科学院上海光学精密機械研究所先端レーザー・光電機能材料学科赤外線光学材料研究センターの研究者である董紅星氏と張龍氏のチームは、華東師範大学の研究者と共同で、カルコゲニド量子ドットの薄膜システムに基づいて、超蛍光から共励起子分極励起子凝縮への相転移の運動プロセスと物理的メカニズムを解明しました。「CsPbBr3量子ドットフィルムにおける超蛍光から分極子凝縮への転移の観察」と題された関連研究成果は、Light: Science & Applications（Light -Light: Science & Applications）に掲載されました。
ハイパー蛍光は、励起子系における多体相関機構の研究、ならびに高輝度量子光源および超高速光学系の開発のための理想的なプラットフォームである。一方、共励起子は高い振動強度を特徴とし、共励起子の非線形特性の研究に役立ち、共励起子分極励起子凝縮の実現が容易であり、量子論理ゲート、位相状態励起などの分野での応用の実現に役立つ。現在、光と協同物質状態間の結合強度の制御、およびハイパー蛍光から共励起子分極励起子凝縮への相転移機構に関する研究はほとんど行われていない。量子ドットシステムに基づく光協同物質状態結合強度調整の実現、およびキャビティ光場によって制御される超高速相転移の解決は、量子デバイスのさらなる開発と応用にとって極めて重要である。
本研究では、分布ブラッグ反射鏡の半共振器上のカルコゲニド量子ドット薄膜の構造に基づいて、光と協同励起子間の結合強度を調整するための外部共振器の導入を提案し、ラビ分裂が21.6 meVの協同励起子とブラッグモード間の強い結合現象を実証しています。さらに、この研究では、協同励起子の分極励起子の合体現象を観察しています。関与する相関励起子は、大幅な結合強化を示すことがわかりました。これは主に、相乗効果によって誘起された励起子によって引き起こされるランダムな位相同期によるもので、一貫した分極方向を持つマクロな双極子モーメントの形成をもたらします。新しい準粒子ボーズ・アインシュタイン凝縮は、超狭帯域チューナブルレーザーの開発に新たな可能性をもたらします。 さらに、相乗的な励起子分極励起子凝縮の 2 つの光学物質特性により、量子シミュレーション、非従来型のコヒーレント光源、全光偏光ロジック デバイスにおける潜在的な応用範囲が広がります。
この研究は、中国国家自然科学基金、上海ヤングトップタレントプログラム、上海リーディングタレントトレーニングプログラムの支援を受けています。