几十年来,学者们一直认为玻色子的量子统计特性保留在等离子体系统中,因此不会产生不同形式的光。


这个快速发展的研究领域侧重于光的量子特性及其与纳米级物质的相互作用。受到在光子和等离子体散射介导的光-物质相互作用中保持非经典相关性的可能性的实验工作的刺激,人们假设类似的动力学是定义光源性质的量子涨落守恒的基础。使用纳米级系统创造奇异形式的光的可能性可以为下一代量子设备铺平道路。它还可以构成一个探索新量子现象的新平台。


在Nature Communications 上发表的新发现中,路易斯安那州立大学和四所合作大学的研究人员通过展示金属纳米结构产生不同形式光的潜力,引入了一项改变量子等离子体的发现。


量子等离子体也可以被改变了!研究人员展示了用于产生各种形式光的纳米级系统

等离子体系统中的多粒子散射。图片来源:路易斯安那州立大学


他们的论文“等离子系统量子统计的修改的观察”由阿拉巴马大学亨茨维尔分校、蒙特雷理工学院、墨西哥国立自治大学和大都会自治大学 Iztapalapa 的合作者撰写,证明了多粒子的量子统计系统并不总是保存在等离子体平台中。它还描述了修改后的量子统计的第一次观察。


主要作者、LSU 博士后研究员 Chenglong You 和 LSU 研究生 Mingyuan Hong 表明,光学近场提供了额外的散射路径,可以诱导复杂的多粒子相互作用。


“我们的发现揭示了使用多粒子散射对量子等离子体系统进行精确控制的可能性,”尤说:“这一结果重新引导了量子等离子体学领域的旧范式,我们发现中发现的基础物理学将提供对等离子体系统量子特性的更好理解,并揭示执行量子多粒子系统控制的新途径。”


路易斯安那州立大学实验量子光子学小组进行的研究是在助理教授 Omar Magaña-Loaiza 的量子光子学实验室进行的,这些研究导致了这些新发现。


“我们设计了用金制成的金属纳米结构,以产生不同种类的光,”洪说:“我们的纳米级平台利用耗散等离子体近场来诱导和控制多体光子系统中的复杂相互作用。这种能力使我们能够随意控制多光子系统的量子涨落。”


量子等离子体也可以被改变了!研究人员展示了用于产生各种形式光的纳米级系统


具有不同量子力学特性的工程光的可能性对多种量子技术具有巨大的影响。


“例如,我们的平台能够减少多光子系统的量子波动,以提高量子传感协议的灵敏度,”Magaña-Loaiza 说:“在我们的实验室中,我们将利用这种精细的控制程度来开发光传输的量子模拟。这将使最终设计出更好、更高效的太阳能电池成为可能。”



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