Od fizyki kwantowej do inteligentnych urządzeń
Ekscytonowy element polarytonów pozwala im na silne oddziaływanie z otoczeniem, prowadzące do powstawania zjawisk nieliniowych z udziałem elektronów. Z drugiej strony ich element fotoniczny ogranicza odzyskiwanie właściwości klasycznych, umożliwiając przesyłanie informacji przy minimalnej utracie danych. Polarytony są nie tylko przedmiotem szczególnego zainteresowania naukowców, ale także mogą posłużyć do budowy urządzeń optoelektronicznych, wykorzystujących zjawiska kwantowe w temperaturze pokojowej. Nowa dziedzina polarytroniki wyłania się jako wysoce obiecująca alternatywa dla czysto fotonicznych i elektronicznych urządzeń. Uczestnicy finansowanego ze środków UE projektu "Exciton-polariton optoelectronic and quantum employment in semiconductors" (EPOQUES) zajmują się zjawiskami polarytonowymi w studniach kwantowych i kondensatach polarytonowych. W trakcie dwóch lat realizacji projektu poczyniono znaczne postępy w obu tych obszarach. Naukowcy uczestniczący w projekcie EPOQUES opracowali nowe podejście do modulacji przestrzennej światła, wykorzystując oddziaływania między ekscytonami uwięzionymi w warstwowej strukturze półprzewodnikowej. Zmieniając energie ekscytonów przy pomocy słabego pola elektrycznego, uczeni mogli kontrolować intensywność i fazę odbijanego światła. Ta nowa metoda może stanowić podstawę do macierzy holograficznych. W ramach projektu EPOQUES naukowcom udało się też dokładniej zbadać zjawiska wywoływane sprzężeniem spinowo-orbitalnym w koherentnym gazie składającym się z tzw. ekscytonów. W szczególności badano przenoszenie spinu w ekscytonach powstających w studniach kwantowych, aby móc w przyszłości zaprojektować zaawansowane urządzenia spintroniczne, wykorzystujące długą żywotność tych kwazicząstek. Badania nad kondensatami polarytonów koncentrowały się na przenoszeniu cząstek na makroskopowe odległości oraz zwiększeniu intensywności kondensatu podczas tego przemieszczania. Wyniki prac prowadzonych w ramach projektu EPOQUES nie ograniczają się do praktycznego zastosowania polarytonów jako podstawowych składników wzmacniaczy optycznych i układów logicznych. Opracowano szereg narzędzi teoretycznych umożliwiających opisywanie oddziaływań między polarytonami, które przedstawiono w artykułach na łamach czasopism naukowych. Rezultaty projektu EPOQUES mogą być interesujące zarówno dla naukowców, jak i przemysłowych laboratoriów badawczych, a jednocześnie omawiana inicjatywa pomaga Europie utrzymać wiodącą pozycję w tej dziedzinie.
Słowa kluczowe
Polarytony, urządzenia optoelektroniczne, ekscytonowo-polarytonowe, półprzewodniki, przenoszenie spinu
