나노월드에서 빛이 '켜짐'도 '꺼짐'도 아닐 때

[아름이]

나노월드에서 빛이 '켜짐'도 '꺼짐'도 아닐 때
날짜:
2023년 2월 14일
원천:
뷔르츠부르크 대학교
요약:
과학자들은 나노 스케일에서 집단 광전자 진동의 양자 특성을 감지합니다. 결과는 새로운 컴퓨터 칩의 개발에 기여할 수 있습니다.

전체 이야기
생활 공간의 조명이 켜져 있는지 꺼져 있는지 여부는 일상 생활에서 조명 스위치에 손을 뻗는 것만으로 조절할 수 있습니다. 그러나 빛이 들어오는 공간을 수 나노미터로 축소하면 양자역학적 효과가 우세해 그 안에 빛이 있는지 없는지 불분명하다. JMU(Julius-Maximilians-Universität Würzburg)와 빌레펠트 대학(University of Bielefeld)의 과학자들이 저널 "Nature Physics" 에 게재한 것처럼 둘 다 동시에 해당될 수도 있습니다.

Würzburg의 Bert Hecht 교수는 "전기 트랜지스터의 크기 규모에서 이러한 양자 물리학의 이국적인 상태를 감지하면 미래 컴퓨터 칩의 광학 양자 기술 개발에 도움이 될 수 있습니다."라고 설명합니다. 연구된 나노구조는 그의 그룹에서 생산되었다.

디지털 세계의 기술은 전류가 흐르거나 흐르지 않는다는 원리(1 또는 0, 켜짐 또는 꺼짐)를 기반으로 합니다. 두 가지 명확한 상태가 존재합니다. 반면에 양자물리학에서는 이 원리를 무시하고 가정된 반대의 임의적 중첩을 생성하는 것이 가능합니다. 이는 정보를 여러 번 전송하고 처리할 가능성을 높입니다. 이러한 중첩 상태는 특히 소위 광자라고 하는 빛의 입자에 대해 한동안 알려져 왔으며 중력파 감지에 사용됩니다.

양자 상태 감지됨

Bielefeld와 Würzburg의 물리학자 및 물리화학자 팀은 이제 나노구조에서 직접 빛의 중첩 상태를 감지하는 데 성공했습니다. 빛은 매우 작은 공간의 나노구조에 포획되어 전자 진동(소위 플라즈몬)과 결합됩니다. 이를 통해 빛의 에너지가 나노스케일에서 제자리에 유지될 수 있습니다.

뷔르츠부르크(Würzburg) 교수인 Tobias Brixner 그룹의 실험에서 연구원들은 광 펄스에서 나노 구조에 얼마나 많은 광자가 결합하는지 조사했습니다. 결과: 동시에 광자 없음과 3개의 광자! Brixner는 다음과 같이 설명합니다. " 또한 광자와 전자의 결합 상태는 1/100만분의 1초 미만 동안 생존한 다음 다시 쇠퇴하여 감지할 시간이 거의 없습니다.

최고의 공간 및 시간 해상도 결합

현재 발표된 실험에서는 특별한 탐지가 사용되었습니다. 물리적 모델을 개발하고 데이터를 해석하는 데 중요한 역할을 한 Walter Pfeiffer(Bielefeld) 교수는 “상태가 붕괴하는 동안 방출되는 에너지는 나노구조에서 다른 전자를 방출하기에 충분합니다. 트리거된 전자는 광전자 방출 전자 현미경과 몇 나노미터의 해상도를 사용하여 이미지에 캡처될 수 있습니다. 감쇠 시간이 빠르기 때문에 빛의 중첩 상태에 대한 "지문"을 얻기 위해 초단파 레이저 펄스 시퀀스가 ​​사용되었습니다.

이것은 결합된 광자와 전자의 전체 양자 물리적 상태를 나노스케일에서 직접 분석하려는 목표를 향한 첫 번째 단계입니다. 의학에서와 같이 단층 촬영이라는 용어로 설명되는 과정입니다. 따라서 관련된 과학자들의 사무실과 연구실의 조명은 분명히 켜져 있어야 합니다.

출처 : https://www.sciencedaily.com/