‍ 🔴 اولین ماده کوانتومی دمای اتاق که نور را بر اساس آمار کوانتومی، نه رنگ یا قطبش، به صورت انتخابی فیلتر می‌کند

🔹محققان دانشگاه ایالتی لوئیزیانا و دانشگاه علوم الکترونیک چین نوع جدیدی از #مواد_کوانتومی در دمای اتاق را معرفی کرده‌اند که میتواند حالت‌های آماری مختلف نور چندفوتونی (multiphoton light) را بر اساس ویژگیهای همدوسی کوانتومی  غربالگری کند.

🔸این ماده که «متاکریستال پلاسمونیک آمار کوانتومی» (quantum statistical plasmonic metacrystals) نام دارد، از آرایه‌ای از آنتن‌های نانومقیاس طلا ساخته شده که هر کدام حدود ۲۰۰ در ۴۰۰ نانومتر اندازه و با فاصلهٔ یک میکرومتر از هم قرار گرفته اند.

🔹برخلاف فیلترهای نوری معمولی که بر اساس طول‌موج یا قطبش نور را جدا میکنند، این ساختار به «نوارهای آماری مجاز و ممنوع» پاسخ میدهد؛ مشابه نوارهای انرژی در نیمه‌رساناها که الکترونها را کنترل میکنند. در اینجا، اگر ویژگی های آماری نور ورودی در نوار مجاز قرار گیرد، بدون تغییر از ماده عبور میکند، اما اگر در نوار ممنوع باشد، نور دستخوش تغییر میشود تا به نزدیکترین حالت مجاز برسد.

🔸تیم تحقیقاتی برای اثبات این مفهوم، ۱۳ منبع نوری چندفوتونی با ویژگیهای آماری متفاوت شامل نور لیزری همدوس (coherent laser-like)، نور گرمایی (thermal) و نور فراگرمایی (superthermal) تولید کردند و با استفاده از آشکارسازهای شمارش فوتون (photon-number-resolving detectors)، تغییرات آماری هر باریکه را پس از عبور از بلور فراآنالیز کردند.

❗نتایج نشان داد که نور در نوارهای مجاز، ویژگی‌های کوانتومی خود را به‌طور کامل حفظ میکند، در حالی که نور در نواحی ممنوع، با تغییر آماری به سمت نوارهای مجاز گرایش پیدا میکند.

❗️این نوارهای آماری در طول عمق بلور متاکریستال پایدار ماندند و حالتهای چندفوتونی علیرغم تلفات معمول در سیستمهای پلاسمونیکی، رفتار آماری خود را در فرایند انتقال حفظ کردند که این ویژگی برای حفظ حالتهای شکنندهٔ کوانتومی در فناوری‌های آینده حیاتی است.

🔹کاربردهای بالقوه این کشف شامل محاسبات کوانتومی فوتونیکی است که در آن دستکاری حالتهای چندفوتونی با حفظ همدوسی، چالش اصلی محسوب میشود؛ این مواد میتوانند به‌عنوان بلوک‌های ساختمانی برای پردازنده‌های کوانتومی مقیاس‌پذیر عمل کنند. همچنین در ارتباطات کوانتومی و سیستمهای بس‌ذره‌ای کوانتومی  مانند رایانه‌های یون به دام‌افتاده، اتم خنثی و ابررسانا  که نیاز به کنترل دقیق حالتهای جمعی دارند، کاربرد دارند.

🔸جالبتر اینکه در حوزهٔ انرژی، این مواد میتوانند با بهینه‌سازی خواص همدوسی نور در سلولهای خورشیدی، اتلاف انرژی ناشی از بینظمی را کاهش دهند و بازده تبدیل انرژی را بهبود بخشند.

❗با وجود اینکه این پژوهش در مرحلهٔ آزمایشگاهی اولیه است و نیاز به مهندسی بیشتر برای سیستمهای مجتمع فوتونیکی دارد، اما اولین ماده‌ای است که در دمای اتاق به‌طور ذاتی به همدوسی کوانتومی سیستم‌های چندفوتونی حساس است و میتواند راه را برای فناوری‌های کوانتومی بدون نیاز به سرمایش کرایوژنیک هموار کند.

📎 لینک خبر
‼️لینک مقاله در Nature
🟰🟰🟰🟰🟰🟰🟰🟰🟰🟰
🟢join: @QuantumTEQ
🌐Website
🔵LinkedIn

#اخبار #آمار_کوانتومی #ماده_کوانتومی