Guillaume Malpuech z francouzského Institut Pascal (CNRS) a jeho kolegové nedávno pozorovali suprapevný stav hmoty tvořený hybridními kvazičásticemi světla a hmoty, který vykazuje takové vlastnosti. Jde o suprapevný stav v Boseho-Einsteinově kondenzátu exciton-polaritonů. Vědce přitom úplně fascinovalo, že tento jev nenastává při teplotách blízkých absolutní nule, jak je u kvantových jevů časté, ale při pokojové teplotě.
Fyzici už v 60. letech minulého století předpověděli, že supratekutina může vytvořit periodickou strukturu připomínající krystal. V takovém případě vznikne suprapevná (supersolid) fáze hmoty, která si zachovává proudění supratekutiny bez tření, ale zároveň má prostorové uspořádání typické pro krystal. Suprapevná látka byla experimentálně pozorována, jak jsme tehdy psali na OSLU, až v roce 2017, a to v ultrachladných atomových Boseho-Einsteinových kondenzátech.
Výzkumné konsorcium TopoLight teď zvolilo úplně odlišnou cestu. Namísto ultrachladných atomů se zaměřili na exciton-polaritony, hybridní kvazičástice vznikající silnou vazbou mezi světlem a hmotou uvnitř optické mikrodutiny. Existují jenom mžik, pouze několik pikosekund, ale tato doba jim stačí k vytvoření Boseho-Einsteinova kondenzátu a k tomu, aby se chovaly jako kvantová supratekutina.
Optická mikrodutina byla v tomto výzkumu vyplněna speciálně navrženým kapalným krystalem a pokryta vrstvou organického polovodiče. Tahle kombinace umožnila vytvořit potřebnou silnou vazbu mezi světlem a hmotou při pokojové teplotě. Wiktor Piecek z Military University of Technology ve Varšavě, jehož skupina vyvinula struktury z kapalných krystalů, uvedl, že jejich mikrodutiny mohou fungovat dokonce i při teplotách blížících se 60 °C.
##seznam_reklama##
Dosavadní výzkum exotických kvantových fází vyžadoval nákladné kryogenní systémy pracující při teplotách blízkých absolutní nule. Malpuech s kolegy názorně předvedli, že podobné kvantové jevy lze zkoumat také ve fotonických systémech fungujících při pokojové teplotě. Otevírá to cestu ke kvantovým technologiím založeným na světle. Mohlo by jít například o ultrarychlá fotonická zařízení, akcelerátory pro neuromorfní výpočty nebo vysoce citlivé optické senzory využívající extrémní citlivost suprapevné fáze na polarizaci.
Video: Guillaume Malpuech – Supersolid
Literatura