物理定律幫助我們理解自然的有效方式

科學(xué)家通過用于量子干涉測量的超快雙泵浦探針激光器研究了極性半導(dǎo)體GaAs中光生相干聲子的激發(fā)和檢測。東京工業(yè)大學(xué)和慶應(yīng)義塾大學(xué)的科學(xué)家通過用于量子干涉測量的超快雙泵浦探針激光器研究了極性半導(dǎo)體GaAs中光生相干聲子的激發(fā)和檢測。想象一下，計算機(jī)可以使用我們目前稱為廢物振動 - 熱量和噪音的指數(shù)速度來存儲，移動和處理信息。雖然這可能會讓我們想起一部科幻電影，隨著納米時代的到來，這將很快成為現(xiàn)實。最重要的是量子領(lǐng)域的一個分支：量子光子學(xué)。

物理定律幫助我們理解自然的有效方式。然而，它們對我們不完美生活的應(yīng)用往往涉及利用物理定律的最有效方式。因為我們的大部分生活都圍繞著信息交流，所以提出更快捷的溝通方式一直是我們的首要任務(wù)。大多數(shù)信息都是在波浪和振動中編碼的，這些波和振動利用在空間或固體中傳播的電磁場，并隨機(jī)地與固體裝置中的粒子相互作用，產(chǎn)生浪費的副產(chǎn)品：熱量和噪音。這種相互作用通過兩個通道傳播，光的吸收或光的散射，兩者都導(dǎo)致構(gòu)成固體的原子的隨機(jī)激發(fā)。通過將粒子的隨機(jī)激發(fā)轉(zhuǎn)換為固體的連貫，良好控制的振動，我們可以轉(zhuǎn)動表格 - 而不是使用光線，我們可以使用聲音(噪音!)來傳輸信息。這種晶格振動的能量被包裝在稱為聲子的明確定義的束中。

然而，其范圍依賴于對兩個基本點的理解 - 相干聲子的產(chǎn)生及其隨后的壽命，并保持其“信息傳輸能力”。這是東京工業(yè)大學(xué)(東京工業(yè)大學(xué))中村實驗室的研究人員在慶應(yīng)義塾大學(xué)量子計算中心工作的Shikano教授的合作下尋求回答的問題的主題。

光學(xué)聲子用于描述某種振動模式，當(dāng)相鄰的晶格原子沿相反方向移動時，會發(fā)生這種振動模式。“因為脈沖吸收(IA)和脈沖受激拉曼散射(ISRS)引起固體晶格中這種振動的轉(zhuǎn)換導(dǎo)致聲子產(chǎn)生，”Nakamura聲稱，“我們的目標(biāo)是闡明縮小這種二分法。”研究人員利用雙泵浦探針光譜，其中超快激光脈沖被分成更強(qiáng)的“泵”以激發(fā)GaAs樣品，而較弱的“探針”光束照射在“搖動”樣品上。泵浦脈沖被分成兩個共線脈沖，但它們的波形略有偏移，產(chǎn)生相對的鎖相脈沖。在條紋中增強(qiáng)或抑制聲子振幅，

探測光束通過讀取由于晶格中依賴于條紋圖案的振動而產(chǎn)生的樣品的光學(xué)性質(zhì)(反射率)的變化來讀取干涉條紋圖案。這種讀取波脈沖變化以確定樣本特征的方法稱為量子干涉測量法。

Nakamura和團(tuán)隊表示，“因此，通過改變泵浦脈沖之間的時間延遲，比光周期和泵浦探測脈沖更短，我們可以檢測電子狀態(tài)之間的干擾以及光學(xué)聲子之間的干擾。在光激發(fā)過程中通過光電子 - 聲子相互作用產(chǎn)生相干聲子的特征。“從量子力學(xué)疊加，研究人員可以篩選出信息：聲子的產(chǎn)生主要與散射(ISRS)有關(guān)。

超短光脈沖代的進(jìn)步不斷推動探測和操縱材料結(jié)構(gòu)組成的能力。通過這些研究奠定了理解固體振動的基礎(chǔ)，下一步將涉及將它們用作晶體管，設(shè)備，電子設(shè)備的構(gòu)建模塊，并且很快就會知道我們的未來!