L'Institut d'optique et de machines de précision de Shanghai et d'autres font des progrès dans l'étude de la condensation de Bose-Einstein des excitons polarisés synergétiques

Récemment, l'équipe de Hongxing Dong et Long Zhang, chercheurs du Centre de recherche sur les matériaux optiques infrarouges, Département des matériaux fonctionnels laser et optoélectroniques avancés, Institut d'optique et de machines de précision de Shanghai, Académie chinoise des sciences (SIPM), en collaboration avec les chercheurs de l'Université normale de Chine orientale, ont résolu le processus cinétique et le mécanisme physique de la transition de phase de l'hyperfluorescence à la condensation d'excitons polarisés par coexciton en se basant sur le système de couches minces de points quantiques de chalcogénure. Les résultats de recherche associés, intitulés Observation of Transition from Superfluorescence to Polariton Condensation in CsPbBr3 Quantum Dots Film, ont été publiés dans Light: Science & Applications (Light -Light: Science & Applications).
Français L'hyperfluorescence est une plate-forme idéale pour étudier les mécanismes de corrélation à plusieurs corps dans les systèmes d'excitons ainsi que pour développer des sources de lumière quantique brillantes et des optiques ultrarapides. En même temps, les coexcitons sont caractérisés par une force vibratoire plus élevée, ce qui est propice à l'étude de la nature non linéaire des coexcitons, et il est plus facile de réaliser la condensation d'excitons polarisés par coexciton, ce qui est utile pour réaliser les applications dans les domaines des portes logiques quantiques, des excitations d'état topologiques, etc. À l'heure actuelle, il existe peu d'études sur la régulation de la force de couplage entre la lumière et les états de matière coopératifs et le mécanisme de transition de phase de l'hyperfluorescence à la condensation d'excitons polarisés par coexciton. La réalisation d'un réglage de la force de couplage entre l'état de matière coopérative et la lumière basé sur le système de points quantiques et la résolution de la transition de phase ultrarapide régulée par le champ optique de la cavité sont cruciales pour le développement et l'application ultérieurs des dispositifs quantiques.
Cette étude propose l'introduction d'une cavité externe pour régler la force de couplage entre la lumière et les excitons coopératifs, en se basant sur la structure des couches minces de points quantiques de chalcogénure sur la demi-cavité d'un réflecteur de Bragg distribué qui démontre le fort phénomène de couplage entre les excitons coopératifs et les modes de Bragg avec une séparation Rabi de 21,6 meV. De plus, l'étude observe le phénomène de coalescence des excitons polarisés des excitons coopératifs. On constate que les excitons corrélés impliqués présentent une amélioration significative du couplage. Cela est principalement dû à la synchronisation de phase aléatoire causée par les excitons induits par l'effet synergique, ce qui entraîne la formation de moments dipolaires macroscopiques avec des directions de polarisation cohérentes. La nouvelle condensation de Bose-Einstein en quasiparticules offre de nouvelles possibilités pour le développement de lasers accordables ultra-étroits. De plus, les propriétés à deux matières optiques de la condensation d'excitons polarisés par excitons synergiques élargissent ses applications potentielles dans les simulations quantiques, les sources de lumière cohérente non conventionnelles et les dispositifs logiques de polarisation tout optique.
Les travaux de recherche sont soutenus par la Fondation nationale des sciences naturelles de Chine, le Shanghai Young Top Talent Program et le Shanghai Leading Talent Training Program.