Жидкокристаллический квантовый холст формирует световые узоры по заказу

Русский Жидкокристаллический квантовый холст формирует световые узоры по заказу Сегодня в 07:54 Прокомментировать 16 Исследовательская группа из МФТИ, Санкт-Петербургского и Владимирского университетов предложила новую теоретическую платформу управления гибридными квазичастицами — экситон-поляритонами. Объединив оптическую анизотропию жидких кристаллов, свойства полупроводниковых перовскитов и методы топологической оптимизации, учёные продемонстрировали создание сложных световых полей с заданной структурой: от полутоновых изображений до областей с разными поляризациями. Подробности опубликованы в Physical Review A. В современной фотонике происходит активная замена массивных линз и зеркал на наночипы, способные точно манипулировать светом. Экситон-поляритоны, сочетая лёгкость фотонов и сильное взаимодействие экситонов, представляют собой идеальный материал для низкопороговых лазеров, переключателей и элементов квантовых вычислительных устройств. Для полного использования потенциала поляритонов необходим гибкий контроль их распределения — создание «оптических ландшафтов», в которых квазичастицы собираются в нужных участках. Ранее применяли травление микроcтруктур и внешние поля, но эти методы не давали независимого управления модами с разной поляризацией. Авторы разработали многослойный оптический микрорезонатор: две зеркальные поверхности, между которыми находится слой жидкого кристалла. Из-за анизотропии жидкого кристалла световые моды с X- и Y-поляризацией распространяются с разной скоростью, что позволяет сформировать два независимых канала управления. Рисунок 1. Устройство состоит из двух зеркал и полости, заполненной жидким кристаллом с двумя перовскитными активными слоями (X₁ и X₂). Анизотропия создаёт смещение максимумов стоячих волн для X- (оранжевый) и Y-поляризации (зелёный), что позволяет каждому слою взаимодействовать только с «своей» поляризацией. Ключевой элемент — два сверхтонких перовскитных слоя, каждый из которых расположен в узле интенсивности одной из поляризаций и в антиноде другой. Благодаря этому один слой взаимодействует преимущественно с X-модой, а второй — с Y-модой. Созданные таким образом потенциалы для поляритонов проектируются методом топологической оптимизации. В первом численном эксперименте учёные сформировали в излучении поляритонного конденсата полутоновое изображение, сгенерированное нейросетью DALL·E. Это показывает возможность кодирования в квантовом состоянии сложной аналоговой информации, а не только бинарных схем. Рисунок 2. Верхний ряд: формирование буквы для X-поляризации — (a) целевое полутоновое изображение, (b) его симуляция, (c) соответствующий энергетический ландшафт. Нижний ряд: аналогичный процесс для Y-поляризации. Независимость потенциальных ландшафтов (c) и (f) доказывает раздельное управление двумя поляризациями. Во втором эксперименте систему возбуждали циркулярно поляризованным светом, создавая «клевер» из трёх лепестков, каждый с уникальным поляризационным состоянием: чисто X, чисто Y и циркулярным. Алгоритм топологической оптимизации сгенерировал два согласованных потенциала, которые «сортируют» поляритоны и формируют требуемые зоны поляризации. Рисунок 3. (a) Общая интенсивность свечения. (b),(c) Интенсивность X- и Y-поляризованных мод. (d),(e) Два потенциала, разделяющие моды по поляризации. (f),(g) Карты линейной (S₁) и циркулярной (S₃) поляризаций, демонстрирующие чистоту формирования трёх лепестков. Уникальность подхода в сочетании предопределённой анизотропии жидкого кристалла и возможности «рисовать» локальные энергетические ландшафты экситонных слоёв. Такая статичная система без сложного динамического управления открывает путь к программируемым поляритонным устройствам. Потенциальная область применения включает оптические пинцеты, сверхразрешающую микроскопию, телекоммуникации с дополнительным каналом поляризации, а также фотонные нейроморфные сети и симуляторы квантовых систем. Дальнейшие исследования будут посвящены динамическому перенастраиванию таких систем при помощи внешних электрических полей, способных изменять ориентацию молекул жидкого кристалла, что позволит создавать ре-тайм перепрограммируемые поляритонные платформы. Научная статья: E. Sedov и A. Kavokin, «Engineering polariton states through liquid-crystal-induced anisotropy and topology optimization», Physical Review A 112, 013504 (2025), https://doi.org/10.1103/gj31-3wnr .  Источник Читайте также Угрожает ли искусственный интеллект критическому мышлению? 2 часа назад Галлюцинации ИИ: не баг, а продуманная разработчиками функция 4 часа назад Source: https://se7en.ws/zhidkokristallicheskij-kvantovyj-holst-formiruet-svetovye-uzory-po-zakazu/