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Mar 09, 2023

Transmutação emergente de cicatrizes quânticas em ph

Uma nova visão da paisagem do caos quântico em

Uma nova visão da paisagem do caos quântico em microcavidades

Instituto de Ciências Básicas

imagem: O estado de cicatriz quântica em uma microcavidade óptica caótica embutida em um cristal fotônico pode ser projetado empregando o fenômeno de "bloqueio de momento de cavidade". Descobriu-se que quando as cavidades caóticas são organizadas periodicamente, o novo grau de liberdade, o "momento cristalino de Bloch", provoca a transmutação emergente dos estados da cicatriz quântica. Isso nos permite criar novos esquemas de controle de luz integrando o caos intracavitário e o momento cristalino da matriz de cavidades.Veja mais

Crédito: Instituto de Ciências Básicas

O estudo do caos de ondas dentro de microcavidades ópticas fornece um belo caminho para unir a física clássica e a física quântica. Ele se enquadra no ramo do caos quântico, que possui potencial prospectivo para o avanço da tecnologia ao integrar essas duas filosofias fundamentais da física. O comportamento peculiar e imprevisível observado em microcavidades caóticas espelha outros sistemas caóticos, incluindo átomos perturbados e pontos quânticos. Portanto, ao explorar as propriedades topológicas dos modos ópticos em microcavidades, podemos obter informações valiosas sobre o comportamento de vários sistemas caóticos, aprofundando nossa compreensão da elegância da natureza.

No estudo publicado em Light: Science & Application, uma equipe colaborativa liderada pelo Dr. YI Chang-Hwan do Centro de Física Teórica de Sistemas Complexos do Instituto de Ciências Básicas, República da Coreia, Prof. PARK Hee Chul do Pukyong National University, República da Coreia, e o Prof. PARK Moon Jip, da Hanyang University, República da Coreia, alcançaram avanços significativos na pesquisa do caos de ondas dentro do reino do caos quântico.

O estudo da equipe concentrou-se nas transições de localização dinâmica em uma matriz periódica de cavidades caóticas, explorando especificamente o comportamento dos modos de onda de luz em microcavidades ópticas deformadas acopladas ao momento cristalino. Os autores cunharam um novo termo para esse fenômeno, chamando-o de "travamento do momento da cavidade".

Suas investigações lançam luz sobre o fenômeno da cicatriz quântica e sua transmutação, que ocorre dentro das microcavidades embutidas nos cristais fotônicos. A cicatriz quântica é um intrigante autoestado quântico, que aparece como consequência da interferência de ondas, exibindo maior densidade de probabilidade em torno de órbitas periódicas instáveis ​​que correspondem a pontos fixos instáveis ​​em um sistema classicamente caótico. A existência dessas estruturas desafia os princípios de estabilidade da mecânica clássica tradicional. Ao manipular o momento cristalino, a equipe demonstrou que esses estados de cicatrizes quânticas podem ser controlados com precisão.

Essa descoberta não apenas fornece uma compreensão mais profunda da natureza intrincada do caos das ondas, mas também abre possibilidades empolgantes para a utilização das propriedades intrínsecas das ondas dos estados caóticos para promover fenômenos de transporte induzidos pela curvatura de Berry. Os autores ressaltam a natureza inovadora desta pesquisa, destacando seu potencial para manipular os comportamentos das ondas de luz em microcavidades estruturadas periodicamente. Isso tem profundas implicações para a informação quântica, comunicação e desenvolvimento de dispositivos optoeletrônicos.

É importante ressaltar que a capacidade de controlar estados de cicatrizes quânticas em ressonadores ópticos que compõem cristais fotônicos abre o potencial para várias tecnologias quânticas, incluindo detecção quântica de resolução extrema. Além disso, os resultados da pesquisa contribuem para avanços nas estruturas de estudos do caos quântico, expandindo-o para o caos quântico associado ao momento do cristal em cristais fotônicos.

Ciência da luz e aplicações

10.1038/s41377-023-01156-9

Estudo experimental

Não aplicável

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