Zbulimi i sekreteve të lëkundjeve optike të Rabi-t në orbitë rrotulluese
Lëkundja Rabi është vërtetuar të jetë një nga gurët themelorë të mekanikës kuantike, duke shkaktuar hetime thelbësore në disiplina të ndryshme duke përfshirë fizikën atomike dhe molekulare, akustikën dhe optikën. Janë demonstruar aplikime të ndryshme të rëndësishme, duke filluar nga imazhet e rezonancës magnetike bërthamore dhe spektroskopia deri te përpunimi kuantik i informacionit.
Deri më tani vetëm dy klasa të pavarura të gjendjeve valore në lëkundjet Rabi janë zbuluar si valë spin dhe valë orbitale, ndërsa një gjendje valore Rabi që bashkon njëkohësisht rrotullimin dhe momentin këndor orbital ka mbetur i pakapshëm.
Në një punim të ri të botuar në Light: Science & Applications , një ekip shkencëtarësh, të udhëhequr nga profesori Zhen Li dhe Shenhe Fu nga Departamenti i Inxhinierisë Optoelektronike, Universiteti Jinan, Kinë, dhe bashkëpunëtorët kanë raportuar një formë të re të lëkundjes Rabi, duke ekspozuar si rrotullimi ashtu edhe momenti këndor orbital.
Për të zbuluar këtë fenomen themelor, ata përbënin një formalizëm pseudo spin-1/2 dhe sintetizuan optikisht një fushë magnetike të kontrollueshme në procesin e ndërveprimit dritë-kristal. Bazuar në këtë formulizëm, ata vëzhguan lëkundjet e njëkohshme të rrotullimit dhe momentit këndor orbital në regjimet e çiftimit të dobët dhe të fortë, të drejtuar nga fusha magnetike sintetike e varur nga rreze.
Për më tepër, ata prezantuan një platformë të sintonizueshme elektrike, duke lejuar një kontroll të mirë të kalimit midis mënyrave të ndryshme osciluese Rabi, duke rezultuar në një emetim të rrezeve orbitale-këndore të momentit me struktura topologjike të sintonizueshme. Rezultatet e tyre përbëjnë një kornizë të përgjithshme për të eksploruar lidhjet rrotulluese-orbite në regjimin e rendit më të lartë, duke ofruar rrugë për të manipuluar rrotullimin dhe momentin këndor orbital të dritës në tre dhe katër dimensione. Metoda dhe teknika e raportuar do të gjejë aplikime të mundshme si në optikën klasike ashtu edhe në atë kuantike .
Lëkundjet e vëzhguara spin-orbita të çiftuara Rabi manifestohen nga lëkundjet e njëkohshme të rrotullimit dhe momentit këndor orbital me gjatësinë e bashkimit, në prani të fushave magnetike të sintetizuara optikisht.
“Ne formojmë një formalizëm pseudospin-1/2 në një analogji me ekuacionin e Paulit që përshkruan rrotullimin e një grimce kuantike dhe sintetizojmë optikisht një fushë magnetike përmes ndërveprimit dritë-kristal. Në sistem, ne përcaktojmë krahun e djathtë dhe të majtë të polarizuar në mënyrë rrethore. rrezet e vorbullës si ekuivalentët e rrotullimit dhe të rrotullimit poshtë të shoqëruara nga fushat magnetike të sintetizuara, të cilat mund të kontrollohen plotësisht ose duke strukturuar rrezen e dritës ose duke inxhinieruar kristalin.”
“Drita e strukturuar që përfshin një mbivendosje të gjendjeve të rrotullimit dhe momentit këndor orbital ka tërhequr një interes të konsiderueshëm pasi mban një premtim për multipleksimin e të dhënave shumëdimensionale me kapacitet të lartë. Platforma jonë lejon modulime hapësinore-kohore të fushave magnetike të sintetizuara, duke mundësuar manipulimin e rrezeve të strukturuara të dritës në tre – dhe konfigurime katërdimensionale”, thonë shkencëtarët.
“Meqenëse vendosja është ekuivalente me ato të përshkruara nga ekuacionet Pauli si në mekanikën kuantike dhe optikën jolineare , rezultatet tona hapin mundësi të reja për manipulimin e spinorit në regjimin e rendit më të lartë.”