纳米光的操纵为量子计算和热管理提供了新的见解

明尼苏达大学双子城分校的研究人员最近领导的一项研究为光、电子和晶体振动如何在材料中相互作用提供了基本的见解。该研究对开发用于量子信息处理的片上架构、显著减少制造限制和热管理具有重要意义

研究所谓的“平面双曲极化子”的研究领域是新的，可以追溯到几年前。这篇发表在《自然通讯》上的研究论文概述了该领域的现状，探讨了进一步探索的潜在途径，并强调了未来的机会

极化子是指由光（光子）和物质（激子、声子、等离子体激元）之间的相互作用产生的混合粒子。双曲线是指描述极化子波长如何随入射频率（能量）在此类材料中变化的特定色散，这可以允许在特定方向上操纵光。结合这两个因素，研究人员正在研究如何在一个明确的方向上操纵光

灯泡可以作为这个理论的一个简单例子。当你打开开关时，灯泡发出的光会发出广泛的波长范围，分散在各个方向，因为空间在各个方向上都有相同的特性。但是有些材料可以在2D空间中操纵光，在这个例子中，一旦你打开开关，灯泡就会像激光一样沿着一个明确的方向发光

“通过操纵双曲极化子的性质，我们可以在各个行业中探索新的应用和进步，例如用于紧凑型量子计算机的极化子量子比特（量子信息的基本单位），”该研究的资深作者、明尼苏达大学电气与计算机工程系的Paul Palmberg教授Tony Low说

研究小组提供了对物理现象的见解，包括操纵双曲极化子的技术

除了Low和Caldwell，研究团队还包括王宏伟（明尼苏达大学双城分校）、Anshuman Kumar（印度理工学院孟买分校）、戴思远（奥本大学）、肖琳（浙江大学）、祖宾·雅各布（普渡大学）、吴相宪（明尼苏达大学双子城分校），维诺德·梅农（纽约大学）、叶夫根尼·纳里马诺夫（普渡本科）和金英鸭（庆熙大学）、王建平（明尼苏达大学双城分校）和Phaedon Avouris（明尼苏达大学两城分校）以及路易斯·马丁·莫雷诺（萨拉戈萨大学） More information: Hongwei Wang et al, Planar hyperbolic polaritons in 2D van der Waals materials, Nature Communications (2024). DOI: 10.1038/s41467-023-43992-8

Journal information: Nature Communications