دانشمندان قفل پنهان نور را شکستند؛ گامی بزرگ به سوی فناوری کوانتومی
دانشمندان قفل پنهان نور را شکستند؛ گامی بزرگ به سوی فناوری کوانتومی
به گزارش بیکینگ و به نقل از سای‌تک‌دیلی، گفته می‌شود این پژوهش که در مجلهٔ «لایت: ساینس اند اپلیکیشنز» منتشر شده، نخستین نمایش تجربی تولید همزمان هارمونیک‌های زوج و فرد در باند تراهرتز به شمار می‌رود؛ دستاوردی که می‌تواند فناوری‌های مخابراتی بی‌سیم سریع‌تر و رایانش کوانتومی را دگرگون کند.
تا پیش از این، تولید هارمونیک‌های مرتبه بالا در محدودهٔ تراهرتز به دلیل تقارن بیش از حد مواد، تقریباً غیرممکن بود. حتی گرافین که پیش‌تر نویدبخش به نظر می‌رسید، به خاطر تقارن کامل خود تنها هارمونیک‌های فرد تولید می‌کرد و هارمونیک‌های زوج – که برای تکمیل طیف نور ضروری‌اند – همچنان در سایه مانده بودند.
بر این اساس، پژوهشگران به سراغ «عایق‌های توپولوژیکی» رفتند؛ موادی که درونشان مانند عایق عمل می‌کنند اما سطحشان برق را به‌خوبی هدایت می‌کند.
این مواد به دلیل جفت‌شدگی قوی اسپین-مدار و تقارن وارونگی زمانی، ویژگی‌های کوانتومی شگفت‌انگیزی دارند.
گفتنی است این نظریه سال‌ها قبل پیش‌بینی کرده بود که عایق‌های توپولوژیکی می‌توانند هارمونیک‌های پیچیده تولید کنند، اما تا این لحظه هیچ اثبات تجربی وجود نداشت.
تیم پژوهش با ساخت نانوساختارهایی به نام «رزوناتورهای حلقهٔ شکافته» و لایه‌نشانی نازک از Bi₂Se₃ و هتروساختارهای واندروالسی (InₓBi₁₋ₓ)₂Se₃، شدت نور ورودی را به‌شدت تقویت کرد.
اما نتیجه؟ مشاهدهٔ همزمان هارمونیک‌های زوج در ۶٫۴ تراهرتز و فرد در ۹٫۷ تراهرتز؛ پدیده‌ای نادر که نشان داد تقارن حجمی و عدم تقارن سطحی این مواد چگونه با هم نور را شکل می‌دهند.
کارشناسان معتقدند این موفقیت نه تنها پیش‌بینی‌های نظری دیرینه را تأیید کرد، بلکه پایه‌ای محکم برای ساخت منبع‌های تراهرتز فشرده، حسگرهای پیشرفته و افزاره‌های اپتوالکترونیک فوق‌سریع گذاشت.
حتما بخوانید : ریاضیدانان روشی ابداع کردند که واقعیت را دقیق‌تر می‌خواند
