Блог

Mar 20, 2023

Реализация кристалла непрерывного времени на основе фотонного метаматериала

8 мая 2023 г. Особенность Это

Особенность от 8 мая 2023 г.

Эта статья была проверена в соответствии с редакционным процессом и политикой Science X. Редакторы выделили следующие атрибуты, гарантируя при этом достоверность контента:

проверенный фактами

рецензируемое издание

надежный источник

корректура

Ингрид Фаделли, Phys.org

Кристалл времени, первоначально предложенный в 2012 году, представляет собой новое состояние материи, в котором частицы находятся в непрерывном колебательном движении. Кристаллы времени нарушают симметрию перевода времени. Дискретные кристаллы времени делают это, колеблясь под воздействием периодической внешней параметрической силы, и этот тип кристалла времени был продемонстрирован в захваченных ионах, атомах и спиновых системах.

Кристаллы непрерывного времени более интересны и, возможно, более важны, поскольку они демонстрируют симметрию непрерывного перемещения во времени, но могут спонтанно входить в режим периодического движения, вызванного исчезающе малым возмущением. Сейчас понятно, что такое состояние возможно только в открытой системе, а непрерывное квантово-временное кристаллическое состояние недавно наблюдалось в квантовой системе ультрахолодных атомов внутри оптической полости, освещенной светом.

В статье, опубликованной в журнале Nature Physics, исследователи из Университета Саутгемптона в Великобритании показали, что классическую наноструктуру метаматериала можно привести в состояние, которое демонстрирует те же ключевые характеристики, что и кристалл с непрерывным временем.

«Мы изучаем взаимодействие легкой материи с нанооптомеханическими метаматериалами в течение нескольких лет», — рассказал Phys.org Николай Желудев, один из исследователей, проводивших исследование. «Недавно мы поняли, что это идеальная платформа для демонстрации состояния кристалла времени»,

В рамках своего недавнего исследования Желудев и его коллеги намеревались реализовать кристаллическое состояние непрерывного времени, используя фотонный метаматериал. Система, которую они использовали, представляет собой двумерный массив плазмонных метамолекул (то есть искусственных структур, которые облегчают взаимодействие со светом на наноуровне), поддерживаемых гибкими нанопроволоками.

Исследователи продемонстрировали, что непрерывное и когерентное освещение этого фотонного метаматериала светом, который резонирует с плазмонной модой содержащихся в нем метамолекул, вызывает спонтанный фазовый переход в состояние, которое обладает ключевыми свойствами кристалла непрерывного времени. Это состояние характеризуется непрерывными колебаниями, возникающими в результате многочастичных взаимодействий между метамолекулами.

«Мы обнаружили, что фотонный метаматериал, массив нанопроволок, украшенных плазмонными наночастицами, может быть приведен в состояние когерентных колебаний нанопроволок за счет светоиндуцированного взаимодействия между частицами», — пояснил Желудев. «Эти колебания возникают спонтанно при достижении порога светового освещения. Такое поведение представляет собой непрерывный кристалл времени, новое состояние материи».

Недавнее исследование этой группы исследователей может открыть новые возможности для исследования кристаллов времени и динамических классических состояний многих тел в сильно коррелированном режиме. В будущем уникальная система, реализованная Желудевым и его коллегами, также может проложить путь к разработке новых оптических и фотонных устройств.

«Мы продемонстрировали кристалл непрерывного времени, новое состояние материи на простой классической платформе, что является существенным шагом на пути к применению состояния коры непрерывного времени в устройствах фотоники», — добавил Желудев. «Сообщенное наблюдение — это только начало, и мы продолжим изучение фундаментальных свойств кристаллов нанооптомеханического метаматериала с непрерывным временем и их применения».