.They Built a Crystal to Trap Light – And Found a New Kind of Quantum Link
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.They Built a Crystal to Trap Light – And Found a New Kind of Quantum Link
그들은 빛을 가두기 위해 수정을 만들었고 새로운 종류의 양자 링크를 발견했습니다
라이스 대학교 제공2025년 4월 21일 양자광 반사 아트 컨셉 라이스 대학 연구진은 3D 광 트랩이 강력한 양자 효과를 유발하여 빛과 전자의 새로운 소통 방식을 가능하게 하고, 잠재적으로 양자 기술에 혁명을 일으킬 수 있다는 것을 발견했습니다. 출처: SciTechDaily.com
라이스 대학교 연구진은 전례 없는 방식으로 빛을 가두고 제어할 수 있는 정교한 3D 광자 결정 공동을 개발하여 강력한 빛-물질 상호작용을 가능하게 했습니다. 이들의 연구는 광자와 전자가 극한 조건에서 어떻게 상호작용하는지 탐구하여 폴라리톤과 같은 독특한 양자 상태를 밝혀내고 "초강력 결합"의 영역에 진입했습니다. 제한된 빛에 대한 연구로 시작된 것이 물질을 매개로 한 광자-광자 결합의 획기적인 발견으로 이어졌고, 새로운 유형의 양자 회로, 초고속 컴퓨팅, 초보안 통신으로 가는 문을 열었습니다. 3D 광자 결정을 이용한 빛의 잠금 해제 라이스 대학교 연구진은 3D 광결정 공동(3D photonic-crystal cavity)이라는 특수 설계된 구조를 이용하여 빛이 물질과 상호작용하는 방식을 제어하는 새로운 방법을 개발했습니다.
Nature Communications 에 게재된 이 연구 결과는 양자 컴퓨팅 , 양자 통신, 그리고 기타 새로운 양자 기술 의 획기적인 발전을 위한 토대를 마련하는 데 도움이 될 수 있습니다 . 라이스 대학교 응용물리학 대학원 프로그램 동문이자 이 연구의 제1저자인 푸양 타이는 "거울로 둘러싸인 방에 서 있다고 상상해 보세요."라고 말했습니다. "방 안에 손전등을 비추면 빛이 앞뒤로 반사되어 끝없이 퍼져 나갑니다. 이는 광 공동(optical cavity)의 작동 방식과 유사합니다. 광 공동은 반사 표면 사이에 빛을 가두어 특정 패턴으로 반사되는 맞춤형 구조입니다."
안드레이 베이딘과 푸양 타이 안드레이 바이딘과 푸양 테이. 출처: Gustavo Raskosky/Rice University
간단한 공동에서 복잡한 빛-물질 상호 작용까지 캐비티 모드(cavity mode)라고 불리는 이러한 갇힌 빛 패턴은 고유한 주파수를 가지며 빛과 물질 간의 상호작용을 증폭시킬 수 있습니다. 이는 초정밀 레이저 및 센서 개발, 광자 회로 개선, 그리고 양자 정보 시스템 구현에 유용합니다. 그러나 광 캐비티를 구축하는 것은 어려운 작업이며, 대부분의 경우 더 단순한 1차원 설계를 사용합니다. 이 연구에서 Tay와 공동 저자인 Ali Mojibpour는 Rice 대학 동료들과 함께 더욱 복잡한 3차원 광 공동을 구축했습니다. 그들은 이를 이용하여 여러 개의 공동 모드가 일정한 자기장 내에 놓인 자유롭게 움직이는 전자의 얇은 시트와 어떻게 상호 작용하는지 탐구했습니다.
그들의 핵심 질문은 다음과 같습니다. 여러 개의 공동 모드가 동시에 전자와 결합하면 어떤 일이 일어날까요? 빛의 가둠을 통한 양자 중첩 "전자는 서로 강하게 상호작용하지만 광자는 그렇지 않다는 것은 잘 알려진 사실입니다."라고 칼 F. 하셀만 공학 교수이자 전기 및 컴퓨터 공학, 재료 과학 및 나노 공학 교수이자 본 연구의 교신저자인 고노 준이치로가 말했습니다.
"이 공동은 빛을 가두어 전자기장을 강력하게 강화하고 빛과 물질 사이의 강력한 결합을 유도하여 소위 폴라리톤이라고 불리는 양자 중첩 상태를 생성합니다." 하이브리드 광-물질 상태라고도 불리는 폴라리톤은 매우 작은 규모에서 빛을 제어하고 조작하는 방법을 제시하며, 이를 통해 더 빠르고 에너지 효율적인 양자 컴퓨팅 및 통신 기술을 구현할 수 있습니다. 폴라리톤은 또한 집단적으로 행동하여 새로운 유형의 양자 회로 및 센서에 사용될 수 있는 양자 얽힘 상태를 발생시킬 수 있습니다.
코노 준이치로 고노 준이치로. 출처: 조지 비달(George Vidal)/라이스 대학교 초강력 커플링 체제 진입 광자와 전자를 폴라리톤으로 결합하는 상호작용이 극도로 강하면(빛과 물질 사이의 에너지 교환이 너무 빨리 일어나 소멸되지 않을 정도) 초강력 결합이라는 새로운 상태가 발생합니다. 현재 컬럼비아 대학교 에서 박사후 연구원으로 재직 중인 테이는 "초강력 결합은 빛과 물질이 깊이 혼합되는 특이한 상호작용 방식을 설명합니다."라고 말했습니다 . 테라헤르츠 빛으로 일어나는 커플링 관찰 연구진은 테라헤르츠 방사선을 사용하여 3D 광학 공동 내부에서 공동 모드와 전자가 어떻게 결합되는지 관찰하고, 초저온 온도와 강력한 자기장의 필요성과 같은 실험적 과제를 해결했습니다. 그들은 서로 다른 공동 모드가 초강력 결합 체제에서 움직이는 전자와 상호 작용할 뿐만 아니라 이 다중 모드 빛-물질 결합이 두 가지 형태의 상호 작용 중 하나를 촉발하는 들어오는 빛의 편광에 따라 달라진다는 것을 발견했습니다.
"빛의 편광에 따라 공동 모드는 독립적으로 유지되거나 서로 혼합되어 완전히 새로운 하이브리드 모드를 형성합니다."라고 Tay는 말했습니다. "이는 서로 다른 공동 모드가 자기장 내의 전자를 통해 서로 '대화'하여 새로운 상관 상태를 생성하는 재료를 설계할 수 있음을 시사합니다." "아하" 순간: 광자-광자 결합 라이스 대학교 전기 및 컴퓨터 공학과 조교수이자 이번 연구의 공동 저자인 안드레이 베이딘은, 연구진이 처음에 주로 3D 광자 결정 공동이 빛-물질 결합을 증가시키는 데 어떻게 작용하는지에 집중했지만, 이 설정을 이용하면 물질 매개 광자-광자 결합을 유도할 수 있다는 사실을 깨달았을 때 "아하 순간"이 왔다고 말했습니다.
코노는 "이러한 물질을 매개로 한 광자-광자 결합은 양자 계산과 양자 통신에서 새로운 프로토콜과 알고리즘을 개발하는 데 도움이 될 수 있다"고 말했다. 시뮬레이션과 실험의 만남 전기 및 컴퓨터 공학 조교수인 알레산드로 알라바스트리는 그의 연구실의 박사후 연구원인 스티븐 샌더스와 함께 실험 중에 관찰된 재료 특성과 전자기장 역학을 재현하여 공동 구조의 시뮬레이션을 개발했습니다. 알라바스트리는 실험적인 측면뿐만 아니라 시뮬레이션 측면을 이해하는 데 관심을 가진 테이를 칭찬했습니다.
알라바스트리는 "그는 실험주의자였지만, 제가 정말 흥미롭게 생각한 점은 그가 계산적인 부분도 배우려고 정말 열심히 노력했다는 점입니다."라고 말했습니다. 차세대 양자 기술의 길을 열다 이 연구 결과는 빛-물질 상호작용과 초강력 광자-광자 결합을 공학적으로 다루는 새로운 접근법을 제공함으로써 초고효율 양자 프로세서, 고속 데이터 전송 및 차세대 센서를 개발하는 길을 열어줍니다. 라이스 대학교 스몰리-컬 연구소 소장인 코노는 "양자 현상이나 양자 상태는 매우 취약합니다."라고 말했습니다.
"공동 양자 전기역학은 양자 기술 분야에서 떠오르는 연구 분야로, 공동 설정이 양자 상태를 보호하고 활용할 수 있는 제어된 환경을 제공합니다. 라이스 대학교는 양자 과학 연구에 매우 적극적으로 참여해 왔으며, 이 분야의 가장 큰 과제들을 해결하고 있습니다."
참고문헌: Fuyang Tay, Ali Mojibpour, Stephen Sanders, Shuang Liang, Hongjing Xu, Geoff C. Gardner, Andrey Baydin, Michael J. Manfra, Alessandro Alabastri, David Hagenmüller, Junichiro Kono 공저, "3차원 광결정 공동에서의 다중모드 초강력 결합", 2025년 4월 16일, Nature Communications . DOI: 10.1038/s41467-025-58835-x 본 연구는 미 육군 연구국(W911NF2110157), 고든 & 베티 무어 재단(11520), WM 케크 재단(995764), 그리고 로버트 A. 웰치 재단(C-1509)의 지원을 받았습니다. 본 자료의 내용은 전적으로 저자의 책임이며, 연구 지원 기관 및 단체의 공식 견해를 대변하는 것은 아닙니다.
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메모 2504_221222,230517_소스1.분석중【】
1.
그들은 빛을 가두기 위해 수정을 만들었고 새로운 종류의 양자 링크를 발견했다.
라이스 대학 연구진은 3D 광 트랩이 강력한 양자 효과를 유발하여 빛과 전자의 새로운 소통 방식을 가능하게 하고, 잠재적으로 양자 기술에 혁명을 일으킬 수 있다는 것을 발견했다.
_【】위의 과학뉴스는 나의 방식대로 내가 바라보는 시각으로 재해석한다.
수정 광물안 광결정의 상태는 정수론의 분수 형태의 msbase/qpeoms의 조건과 유사하다.
아원자 쿼크나 수소 원소들이 기저 1,n(qpeoms)에서 qms dark(알수없는)? 에너지가 유입되어, 들듦 펌핑이 생기면 nk2.value 적적산 (ttomy)에 급히 도달한다. 이제 다시 정상에서 더이상 펌핑할 msside 한계선의 임계점(nk2)에 이르면,
이제는 등산이 아니라 하산 (nk2+1) 하게 되는데, 다시 오던길을 따라 기저로 내려가는 과정 (nk2-banc)이 자연스러워, 자연광을 발생 시킨다.
그러나 그 반대의 길은 어둠의 빛인 nk2.ttomy(new*time to time of memory)를 발생시킨다. 어허.
자연광이 가득한 msbase 세상은 빛으로 매우 밝다. 자연광이 사라지면 더 넓은 세상이 있다.
여전히 이곳 이승에서 '사느냐 죽느냐?' 이것이 문제로다! 이승을 벗어나면 msoss.universe 저승으로 나가야 한다. 암흑물질이 가득한 드넓은 세상이다. 질량변화로 가득찬 중력장도 존재한다. 으음.
그러나 실제로는 레이저의 유도방출 처럼 레이저/펌핑, 밀도반전, 결맞음의 특성이 정교하게 나타난다. 등산하던 길을 변했고 하산하는 nk2-1 루트는 새로히 개척해야 하는 무한대의 nk2-1.root가 나타난 것이다.
2-2.빛의 가둠을 통한 양자 중첩
전자는 서로 강하게 상호작용하지만 광자는 그렇지 않다는 것은 잘 알려진 사실이다. 이 공동은 빛을 가두어 전자기장을 강력하게 강화하고 빛과 물질 사이의 강력한 결합을 유도하여 소위 폴라리톤이라고 불리는 양자 중첩 상태를 생성한다.
하이브리드 광-물질 상태라고도 불리는 폴라리톤은 매우 작은 규모에서 빛을 제어하고 조작하는 방법을 제시하며, 이를 통해 더 빠르고 에너지 효율적인 양자 컴퓨팅 및 통신 기술을 구현할 수 있다. 폴라리톤은 또한 집단적으로 행동하여 새로운 유형의 양자 회로 및 센서에 사용될 수 있는 양자 얽힘 상태를 발생시킬 수 있다.
_[3】msbase 내부는 광자와 전자가 강하게 상호작용하는 하이브리드 광-물질 상태인 폴라리톤 구조를 가졌다. 물론 전자기파와 광공동의 광파, 중력파가 독자적인 좌표축으로 존재한다. 어허.
_[3-2】폴라리톤을 nk.msbase로 지칭 할 수 있다. nk2에서 하산하는 모든 지점은 nk 에너지 E2-E1=hv. base_camp. 중간지대이다. E2.qcell에 의해 유도방출이 존재한다. 어허.
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