【創建使用光的量子霍爾效應】

八方

【創建使用光的量子霍爾效應】

 

重新創建量子霍爾效應的光環

由物理學家在美國設立了涉及光，而不是電子的量子霍爾效應 (QHE) 版本。

小組認為示威可能提振 QHE 理解，或許導致的發展更好地使用光來處理資訊的光子電路。

QHE 是一個知名的現象，發生時電壓沿導電薄板和磁場是應用的垂直于板的表面。

在工作表的最大，整個磁場使的傳導電子旅行在圓形軌道內，量子化的。

在工作表的邊緣，然而，電子不能旅行在圈子裡因為他們將不得不離開工作表並重新輸入它。

相反，這些電子躍點沿中反復半圓邊。至關重要的是，他們將前往沿不論它的形狀，以下任何凹痕或隆起邊緣。

這些"拓撲受保護"的路徑和其他方面的 QHE 已證明是豐厚的導致兩個諾貝爾獎的物理學研究。

然而，某些關鍵預測 QHE 理論，稱為綁定的電子態的存在這種任意子，仍然未能證實。

這是因為 QHE 實驗需要純樣品、 低溫條件下和超高的磁場 — — 使測量難做。

沒有所需的磁場

近年來，物理學家們尋求更便於使用的數學上類似的拓撲邊緣國家。

基於光子的系統，而不是電子有畫特別感興趣。然而，光不受磁場，因此研究人員需要另想辦法彎曲光子。

光子拓撲國家的想法是首次提出在 2008 年和 2009 年首次觀察到。

然而，這些實驗仍需高磁場。

然後在 2011 年Mohammad Hafezi和雅各 · 泰勒在聯合量子研究所 （JQI） 的馬里蘭大學和哈佛大學的研究人員提出了一個真正的光子拓撲系統，會有需要沒有磁場。

這將使他們，原則上，以小型化而在微電子 （上海） 中使用。

這一目標已被實現，由 Hafezi 和他的同事，也由一個獨立小組在德國耶拿的弗裡德里希席勒大學和理工學院以色列技術學院。

後一組耦合螺旋波導的陣列用於使光子晶格與拓撲保護的邊緣國家，不能分散的不完善之處。

Hafezi、 泰勒和 JQI 的同事們採取了一種基於環型矽光波導放只是毫分開，允許光子，它們之間隧道的一個格子的不同方法。

若要創建強健拓撲邊緣國家，研究人員需要會有同樣的影響磁場對電子的光子的東西。

獲得的光子，它繞環型矽波導的相位變化發揮這個作用。

Hafezi 解釋說當一個電子四處磁通它獲取調用 Aharanov–Bohm 階段，一個階段。

如果我有另一種粒子 — — 即使它不負責 — — 這四處閉環和獲取一個階段，看起來好像那粒子感覺有些磁場。

整潔的彎路

要確認邊緣國家的存在，研究者們注入光子在一個角落裡格子的和發現他們會傳播到集合點在拐角處四周。

要檢查這些國家的魯棒性，他們刪除一個圓環，眼睜睜看著作整齊繞道繼續沿邊緣 — — 就像一個 QHE 邊緣狀態之前缺陷的光子。

超越學習 QHE，研究者們相信他們的工作可能允許光子的精確的操作，在電路中，使光類似物的電子元件所需的東西。

沒有任何具體的建議，"說 Hafezi，"但現在，這些技能，我們擁有的陣列內光子的路由更多的控制。

所以我們希望這將會給我們更多的旋鈕來調整並可能做邏輯運算與光子。

面對那些這種光子電路設計的主要挑戰之一是光可以很容易反彈在電路中的任何缺陷。

標準波導中向前和向後傳播的光子可以耦合到彼此創造防止光子傳播駐波。

在 QHE 系統中，但是，電子總是傳播相同的方向沿邊緣。

不同的相移

JQI 研究者通過安排波導環，以便向後行駛光子將收購比一個向前的不同相位重新創建此效果。

因此，可以不夫婦光子在相反的方向行駛。

莫迪凱 · 塞格夫，理工學院以色列隊，隊長說： 時間會告訴是否馬里蘭組設計或他自己的將是更有用。

他說： 哪一個最終把它變成技術將取決於這小型化的更容易。

這項研究發表在自然光子學.

關於作者

Tim Wogan 是一個設在英國的科學作家

 

 

引用：http://www.microsofttranslator.com/bv.aspx?from=&to=zh-CHT&a=http%3A%2F%2Fphysicsworld.com%2Fcws%2Farticle%2Fnews%2F2013%2Fnov%2F06%2Fquantum-hall-effect-created-using-light