Световые узоры на заказ
Физики создали квантовый холст для управления светом с помощью жидких кристаллов.
Группа исследователей из МФТИ, Санкт-Петербургского и Владимирского государственного университетов разработала и теоретически обосновала новую платформу для контроля над гибридными частицами света и материи — экситон-поляритонами. Объединив свойства жидких кристаллов, полупроводниковых перовскитов и мощного вычислительного метода топологической оптимизации, ученые показали, как можно создавать сложные световые поля с заранее заданной структурой, включая полноценные полутоновые изображения и области с различной поляризацией света.
Современная фотоника, наука об управлении светом, стремится к миниатюризации и усложнению оптических устройств. На смену громоздким линзам и зеркалам приходят компактные чипы, способные манипулировать светом на наномасштабе. В авангарде этих исследований находятся экситон-поляритоны — удивительные квазичастицы, представляющие собой гибрид фотона (частицы света) и экситона (квазичастицы, описывающей возбужденное состояние электрона в полупроводнике). Поляритоны наследуют лучшие качества от своих «родителей»: от фотонов они получают легкость и способность быстро перемещаться на большие расстояния, а от экситонов — умение эффективно взаимодействовать друг с другом.
Возможность создавать световые поля со сложной пространственной и поляризационной структурой востребована в самых разных областях — от оптических пинцетов и сверхразрешающей микроскопии до систем оптической связи и хранения данных, где поляризация может служить дополнительным каналом для кодирования информации. В более отдаленной перспективе такие системы могут стать основой для оптических нейроморфных сетей и симуляторов сложных квантовых систем