激光网 1 月 17 消息,由麦考瑞大学科学家领导的一项国际合作引入了一种新的量子光学技术，该技术可以为半导体中光-物质相互作用的基本特性提供前所未有的途径。
这项研究于1月15日发布在《自然物理学》杂志上，使用一种新颖的光谱技术在量子尺度上探索光子和电子之间的相互作用。
该研究的合著者、麦考瑞大学数学与物理科学学院研究小组负责人托马斯·沃尔兹教授表示，这项工作有可能推动全球对可获取量子光子技术的探索取得突破。
“我们开发了一种新技术，它使用辐射量子级联，其中存储在材料中的光子沿着光和物质相互作用时产生的能级阶梯向下移动，”Volz教授说。
“即使相互作用非常微弱，以至于所涉及的能量水平以前太接近而无法区分，这也适用。
这种近距离观察量子领域的能力具有巨大的潜力。
“通过了解这些微小的光粒子如何协同工作，我们获得了对固体材料的量子特性的宝贵见解，”Volz教授说。
该团队的技术被称为“光子级联相关光谱”，它结合了光谱滤波和光子相关分析，以揭示半导体激子 - 极化激元之间的相互作用，半导体激子 - 极化激元是由光子和物质组成的准粒子。
合著者Lorenzo Scarpelli博士是麦考瑞大学前博士后研究员，现在是荷兰代尔夫特理工大学的博士后研究员，他说：“光子级联相关光谱学的工作方式有点像光子显微镜。
“我们创建了光子的即时图像，这告诉我们它们是否倾向于一起旅行，并且还使我们能够提取有关它们相互作用强度的信息。
他说，该团队的新技术使他们能够检测到涉及三个或更多粒子的复杂束缚态的相互作用，而这些相互作用以前只是理论化的。
这一发现在量子光学中很重要，因为它使科学家能够直接激发和测量特定的单光子跃迁，使他们能够表征固态系统中微妙的少粒子量子效应，并确定可以在新应用中很好地工作的材料。
“全世界都在寻找能够让我们控制光粒子相互作用的材料，这样我们就可以制造光晶体管，非常快速的光开关，并用单个光粒子而不是电子进行信息处理，”沃尔兹教授说。
“我们实验的承载材料是砷化镓，但该技术也可以很容易地应用于其他材料，在那里我们可以期待看到类似的物理效应或行为。
“这项技术将使我们能够获得对固体材料量子特性的宝贵见解。
