Учёные из Университета науки и технологий Китая (USTC) под руководством профессора Ли Чуанфэна сделали значительный шаг вперёд в области квантовой фотоники. Они разработали симулятор, способный имитировать сложные структуры, такие как цепочки атомов и нанотрубки, что имеет важное значение для понимания низкоразмерных материалов.

Одним из ключевых направлений в квантовой физике является создание эффективных симуляторов, которые могут воспроизводить динамику реальных систем. Фотонные системы, которые используют свет для передачи и обработки информации, вышли на первый план как универсальные кандидаты для квантовой симуляции.

Однако создание частотных решёток, которые могут имитировать сложные структуры, является значительной проблемой. Частотные решетки могут быть использованы для имитации поведения частиц в различных средах. Но их создание на кристалле является сложной задачей, требующей высокого уровня точности и контроля.

Источник: DALL-E

Команда исследователей под руководством профессора Ли Чуанфэна предложила инновационный подход, который включает в себя использование тонкоплёночных кристаллов лития ниобата. Эти кристаллы имеют высокий электрооптический коэффициент, что позволяет создавать частотные решётки с высокой точностью. Периодически модулируя резонатор на кристалле, исследователи смогли наблюдать структуры зон, что является значительным достижением в области квантовой симуляции.

«Мы смогли создать частотную решетку, которая может имитировать структуры с произвольным диапазоном связи. Это означает, что мы можем использовать наш симулятор для изучения поведения частиц в различных средах, от цепочек атомов до нанотрубок», — отметил профессор Ли Чуанфэн.

Источник: Physical Review Letters (2024). DOI: 10.1103/PhysRevLett.133.233805

Значимость этого достижения не ограничивается только областью квантовой физики. Симулятор, разработанный командой исследователей, может быть использован для изучения поведения частиц в различных средах, что может привести к новым открытиям и инновациям в таких областях, как материаловедение, химия и биология.

Результаты исследования были опубликованы в журнале Physical Review Letters, одном из ведущих научных изданий в области физики.