.Physicists invent intelligent quantum sensor of light waves
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.Physicists invent intelligent quantum sensor of light waves
물리학자들이 광파의 지능형 양자 센서를 발명하다
댈러스 텍사스 대학교 아만다 지그프리드(Amanda Siegfried) 이 예술적 렌더링은 모아레 메타물질이라고 하는 2차원 물질의 지능적인 감지 과정을 묘사합니다. 메타 물질의 양자 기하학적 특성은 들어오는 광파에 반응하는 방식을 결정합니다. 그런 다음 파동의 기본 속성은 신경망에 의해 해석됩니다. 크레딧: Yale University의 Fengnian Xia 박사 SEPTEMBER 8, 2022
텍사스 대학교 달라스의 물리학자들과 예일 대학교의 공동 연구자들은 들어오는 광파의 모든 기본 속성을 동시에 감지할 수 있는 원자적으로 얇고 지능적인 양자 센서를 시연했습니다. 네이처( Nature ) 저널에 4월 13일 게재된 이 연구는 의료, 심우주 탐사 및 원격 감지 응용 분야에서 사용할 수 있는 양자 기하학에 기반한 새로운 개념을 보여줍니다.
"일반적으로 하기 위해 다른 장비를 사용해야 하기 때문에 이 작업에 대해 기쁘게 생각합니다. 이러한 장비는 부피가 크고 점유할 수 있습니다.빛의 파동을 특성화하려는 경우 빛의 강도, 파장 및 편광 상태와 같은 정보를 수집 이 연구의 교신 저자이자 자연 과학 및 수학 학교의 물리학 부교수인 Dr. Fan Zhang은 광학 테이블의 중요한 영역이라고 말했습니다.
-"이제 우리는 매우 짧은 시간에 이러한 모든 속성을 동시에 결정할 수 있는 작고 얇은 칩 하나의 장치를 갖게 되었습니다."라고 그는 말했습니다. 이 장치는 모아레 메타물질이라고 하는 새로운 2차원 물질 계열의 고유한 물리적 특성을 활용합니다.
-이론 물리학자인 Zhang은 2월 2일 Nature 에 이러한 물질에 대한 리뷰 기사를 게재했습니다 . 2D 물질은 주기적인 구조를 가지며 원자적으로 얇습니다. 이러한 재료의 두 층이 작은 회전 비틀림으로 겹쳐지면 새로운 크기의 자릿수 더 큰 주기성을 갖는 모아레 패턴이 형성될 수 있습니다. 결과 모아레 메타물질은 단일 층 단독 또는 두 개의 자연 정렬된 층에 의해 나타나는 것과 상당히 다른 전자 특성 을 생성합니다.
Zhang과 그의 동료들이 새로운 아이디어를 시연하기 위해 선택한 감지 장치는 총 4개의 원자층에 대해 상대적으로 뒤틀린 자연 발생 이중층 그래핀의 2개 층을 통합합니다. 이번 연구의 공동 주저자인 UT Dallas의 물리학 박사 과정 학생인 Patrick Cheung은 "모아레 메타물질은 벌크 광기전 효과라고 불리는 것을 나타냅니다. "일반적으로 재료에 전류를 생성하려면 전압 바이어스를 적용해야 합니다. 그러나 여기서는 바이어스가 전혀 없습니다. 우리는 모아레 메타물질에 빛을 비추기만 하면 이 벌크 광기전 효과를 통해 빛이 전류를 생성합니다. 광전압의 크기와 위상은 모두 빛의 강도 , 파장 및 편광 상태 에 크게 의존합니다 ."
모아레 메타물질을 조정함으로써, 들어오는 광파에 의해 생성된 광전압은 지문과 같은 해당 파동에 고유한 2D 맵을 생성하고, 그렇게 하는 것이 어렵지만 파동의 속성을 추론할 수 있다고 Zhang은 말했습니다. 장치를 구성하고 테스트한 Yale 대학의 Dr. Fengnian Xia 연구실의 연구원들은 모아레 메타물질의 위와 아래에 두 개의 금속판 또는 게이트를 배치했습니다. 두 개의 게이트를 통해 연구원들은 재료의 양자 기하학적 특성을 조정하여 적외선 파장의 특성을 "지문"으로 인코딩할 수 있었습니다. 그런 다음 팀 은 이미지 인식에 널리 사용되는 인공 지능 알고리즘인 합성 곱 신경망 을 사용하여 지문을 해독했습니다. "우리는 강도, 파장 및 편광을 알고 있는 빛으로 시작하여 장치를 통해 빛을 비추고 다양한 방식으로 조정하여 다른 지문을 생성합니다."라고 Cheung이 말했습니다.
"약 10,000개의 예제 데이터 세트로 신경망 을 훈련시킨 후 네트워크는 이러한 지문과 관련된 패턴을 인식할 수 있습니다. 일단 충분히 학습하면 알 수 없는 빛 을 특성화할 수 있습니다 ." Cheung은 UT Austin 캠퍼스의 슈퍼컴퓨터 시설인 Texas Advanced Computing Center의 리소스를 사용하여 이론적 계산과 분석을 수행했습니다. Zhang은 "Patrick은 연필과 종이로 된 분석 계산을 잘했는데 그게 제 스타일입니다. 하지만 이제 그는 이 작업에 필요한 슈퍼컴퓨터 사용 전문가가 되었습니다."라고 Zhang이 말했습니다. "연구원으로서 우리의 임무는 한편으로 새로운 과학을 발견하는 것입니다. 다른 한편으로, 우리 고문은 학생들이 자신이 가장 잘할 수 있는 것을 찾도록 돕고 싶습니다. Patrick과 제가 두 가지를 모두 알아낸 것이 매우 기쁩니다."
추가 탐색 빛의 세기, 편광, 파장을 동시에 감지하는 지능형 양자센서 추가 정보: Chun Ning Lau 외, 모아레 재료의 제조 및 물리학의 재현성, Nature (2022). DOI: 10.1038/s41586-021-04173-z 저널 정보: 네이처 텍사스 대학교 달라스 제공
https://phys.org/news/2022-09-physicists-intelligent-quantum-sensor.html
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메모 2209090522 나의 사고실험 oms 스토리텔링
샘플a.oms를 모아레 패턴 층으로 묘사할 수 있다. 그 층이 입체적이면 광파로 생긴 그 모든 자연현상을 해석할 수 있다. 허허. 빛을 가둔 블랙홀의 매카니즘도 샘플c.oss.base.moiré patterned multi_layer.4D 미로에서 영구히 진행하도록 혹은 멈추도록 '가두는 일'이 가능하다. 허허.
샘플a.oms
(standard)
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샘플b.qoms(standard)
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샘플b.poms(standard)
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000000q0000
00000000q00
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0000000q000
000000000q0
샘플c.oss(standard)
zxdxybzyz
zxdzxezxz
xxbyyxzzx
zybzzfxzy
cadccbcdc
cdbdcbdbb
xzezxdyyx
zxezybzyy
bddbcbdca
-"Now we have one small, thin chip device that can determine all these properties simultaneously in a very short time," he said. The device utilizes the unique physical properties of a new family of two-dimensional materials called moiré metamaterials.
-Theoretical physicist Zhang published a review article on these materials in the Feb. 2 issue of Nature. 2D materials have a periodic structure and are atomically thin. When two layers of these materials are superimposed with a small rotational torsion, a moiré pattern with an order of magnitude greater periodicity of the new magnitude can be formed. The resulting moiré metamaterial produces electronic properties significantly different from those exhibited by a single layer alone or by two naturally ordered layers.
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memo 2209090522 my thought experiment oms storytelling
Sample a.oms can be described as a moiré patterned layer. If the layer is three-dimensional, all natural phenomena caused by light waves can be interpreted. haha. The mechanism of the black hole confining the light is also capable of 'containing' it to proceed or stop permanently in the sample c.oss.base.moiré patterned multi_layer.4D maze. haha.
sample a.oms
(standard)
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sample b.qoms(standard)
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sample c.oss(standard)
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zxezybzyy
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.Efficient and Controllable Emission of Circularly Polarized Light From Resonant Metasurfaces
공진 메타표면에서 효율적이고 제어 가능한 원형 편광 방출
주제:광학 By HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY 2022년 9월 8일
고순도 원형 편광 광원에 대한 연속체의 키랄 준 경계 상태 고순도 원형 편광 광원에 대한 연속체의 키랄 준 경계 상태 과학자들은 자발적 방출에서 레이저까지의 고순도, 고 지향성, 고 Q 원형 편광 광원을 시연합니다. 초소형 원형 편광 광원은 고전 및 양자 광학 정보 처리 응용 분야에 중요한 구성 요소입니다. 이 분야의 발전은 양자 재료와 키랄 광 공동이라는 두 가지 기술의 발전에 의존합니다. 원형 편광 광발광에 대한 기존 접근 방식의 단점은 비간섭성 광대역 방출, 제한된 DOP 및 큰 방사 각도를 포함합니다. 이들의 실제 적용은 낮은 효율과 에너지 낭비, 바람직하지 않은 손 및 방출 방향으로 인해 제한됩니다.
키랄 마이크로레이저는 큰 DOP와 방향성 출력을 가질 수 있지만 특정 전력 범위에서만 가능합니다. 가장 중요한 것은 하위 임계값 성능이 크게 떨어집니다. 지금까지, 키랄 자발적 방출 및 키랄 레이저의 동시 제어를 위한 전략은 여전히 부재합니다. 오늘(9월 8일) Science 저널에 발표된 새로운 논문 에서 Harbin Institute of Technology와 Australian National University 의 연구원 들은 연속체(BIC)에서 키랄 준 결합 상태의 물리학을 사용하고 원형 편광의 효율적이고 제어 가능한 방출을 보여줍니다.
공진 메타 표면에서. 운동량 공간에서 정수 위상 전하를 갖는 BIC와 이론적으로 Q 계수가 무한대인 BIC는 비선형 광학 및 레이저를 포함한 많은 응용 분야에 대해 조사되었습니다. 면내 비대칭을 도입함으로써 BIC는 유한하지만 여전히 높은 Q 계수를 갖는 준 BIC로 바뀝니다. 흥미롭게도 BIC 모드의 정수 위상 전하량은 운동량 공간에 대칭적으로 분포하고 C 포인트라고도 하는 왼쪽 및 오른쪽 원형 편광 상태에 해당하는 두 개의 절반 정수 전하로 분할됩니다.
고순도 원형 편광 자발적 방출 및 발진 고순도 원형 편광 자발적 방출 및 거의 단일 고유 키랄성을 갖는 공진 메타표면에서 발생합니다. 크레딧: Xudong Zhang
C 지점에서 하나의 원형 편광 상태를 가진 입사광은 나노구조에 결합되어 극적으로 향상된 국부 전자기장을 생성할 수 있습니다. 다른 편광 상태는 분리되어 거의 완벽하게 전송됩니다. 이러한 특성은 잘 알려져 있지만 발광에는 거의 적용되지 않습니다. “이것은 주로 C 포인트가 일반적으로 밴드 하단에서 벗어나기 때문입니다. 그들은 상대적으로 낮은 Q 팩터를 가지고 있고 레이저 액션에 흥분할 수 없습니다.”라고 Zhang은 말합니다.
-키랄 발광을 실현하기 위한 핵심 단계는 상태의 국부 밀도와 C 지점의 고유 키랄성을 결합하는 것입니다. 하나의 C 포인트가 밴드의 맨 아래로 이동하면 해당 카이랄 quasi-BIC의 Q 팩터가 최대가 될 수 있습니다. 페르미의 황금률에 따르면 한 원편광된 자발방출의 복사율은 향상되고 다른 편파는 억제됩니다.
Q 인자와 방사율은 모두 방출 각도에 따라 크게 감소합니다. 그 결과, G점 부근에서 고순도, 고 지향성 발광을 기대할 수 있다. "물론 다른 C 포인트는 반대 방향으로 유사한 높은 키랄성을 지원할 수 있습니다. 그러나 그 점은 또한 최대 Q 팩터에서 벗어나고 덜 향상됩니다. 따라서 우리의 메타표면은 법선 방향을 중심으로 높은 방향성을 가진 거의 1에 가까운 원형 편광을 생성합니다.”라고 Zhang이 말했습니다. 운동량 공간에서 C 포인트의 제어는 법선 방향에서 키랄성의 최대화와 밀접하게 관련되어 있습니다. 원칙적으로 키랄성의 실현은 면내 및 면외 거울 반사 대칭의 동시 파괴와 관련이 있습니다. 이 연구에서 과학자들은 나노구조의 기울기인 면외 비대칭을 도입했습니다. 평면 내 비대칭의 경우 하나의 C 포인트를 G 포인트로 이동할 수 있는 하나의 평면 외 비대칭이 있습니다. “우리는 두 가지 유형의 비대칭이 서로 선형적으로 종속되어 있음을 발견했습니다. 이것은 법선 방향의 키랄성 최적화를 매우 쉽게 만듭니다.”라고 Zhang은 말합니다. 실험에서 연구원들은 1단계 경사 반응성 이온 에칭 공정으로 메타표면을 제작하고 방출을 특성화했습니다. 나노초 레이저의 여기 하에 DOP가 0.98이고 원거리 발산각이 1.06도인 키랄 방출을 성공적으로 시연했습니다. “우리의 원형 광원은 운동량 공간의 C 점과 국부적인 상태 밀도의 제어로 실현됩니다. 이것은 여기 전력과 무관합니다.”라고 Zhang은 말했습니다. “이것이 우리가 높은 Q, 높은 지향성 및 고순도 원형 편광 방출을 자발적 방출에서 레이저 방출까지 달성할 수 있는 이유입니다.”라고 Zhang이 말했습니다. 기존 접근 방식과 비교하여 키랄 준-BIC는 스핀 주입 없이 광발광 및 레이저의 방사 패턴, 스펙트럼 및 스핀 각운동량을 동시에 수정하고 제어하는 방법을 제공합니다. 이 접근 방식은 현재 키랄 광원의 설계를 개선하고 광자 및 양자 시스템에서의 실제 응용을 향상시킬 수 있습니다.
참조: "공명 메타표면의 키랄 방출" 2022년 9월 8일, Science . DOI: 10.1126/science.abq7870
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메모 2209090522 나의 사고실험 oms 스토리텔링
샘플a.oms이나 샘플c.oss.base에 있는 균형성은 oms.oss의 황금률에 해당된다. 조화와 질서가 있는 magicsum이 황금률의 덩어리이다. 허허.
샘플a.oms
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샘플b.qoms(standard)
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샘플c.oss(standard)
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cadccbcdc
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xzezxdyyx
zxezybzyy
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- A key step to realizing chiral luminescence is to combine the local density of states with the intrinsic chirality of point C. If one C point moves to the bottom of the band, the Q factor of that chiral quasi-BIC can be maximum. According to Fermi's Golden Rule, the emissivity of one circularly polarized spontaneous emission is enhanced and the other is suppressed.
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memo 2209090522 my thought experiment oms storytelling
The balance in sample a.oms or sample c.oss.base corresponds to the golden rule of oms.oss. The magicsum with harmony and order is the lump of the golden rule. haha.
sample a.oms
(standard)
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