Математические решения для изучения двумерного взаимодействия света в фотонных кристаллических лазерах

Фотонные кристаллические поверхностно-излучающие лазеры (PCSEL) — это усовершенствованные лазерные диоды, в которых оптическое усиление обычно распределяется латерально к распространяющемуся свету в структуре фотонного кристалла (PC). Они отличаются от традиционных лазеров разделением функций усиления, обратной связи и излучения, предлагая масштабируемую одномодовую мощность и инновационные конструкции. Это приводит к повышению производительности и новым возможностям применения. В статье, опубликованной в журнале IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics 20 ноября 2024 года, учёные разработали метод численного моделирования взаимодействия световых волн внутри PCSEL.

Полностью оптическое сверхпроводящее считывание кубитов

В яростной гонке за за масштабируемыми квантовыми компьютерами группа физиков из команды профессора Йоханнеса Финка из Институте науки и технологий Австрии (ISTA) сумела преодолеть важное ограничение — добилась полностью оптического считывания сверхпроводящих кубитов, выведя технологию за пределы ее нынешних ограничений, и значительно сократила количество криогенного оборудования. Их выводы опубликованы в журнале Nature Physics.

Детерминированное многофононное запутывание между двумя механическими резонаторами на отдельных подложках

Запутанность — связывание удаленных частиц или групп частиц таким образом, что одну из них невозможно описать без другой, — лежит в основе квантовой революции, меняющей облик современных технологий. Хотя запутанность была продемонстрирована на примере очень маленьких частиц, новое исследование, проведенное в лаборатории Школы молекулярной инженерии имени Притцкера Чикагского университета (UChicago PME) профессором Эндрю Клеландом, мыслит масштабно, демонстрируя высокоточную запутанность между двумя резонаторами акустических волн. Статья опубликована в журнале Nature Communications.

Оптико-магнитная технология пятикратного увеличения эффективности крутящего момента

Исследователи из Университета Тохоку достигли значительного прогресса в области оптомагнитных технологий, наблюдая оптомагнитный момент, примерно в пять раз более эффективный, чем в обычных магнитах. Этот прорыв, совершенный под руководством Коки Нукуи, доцента Сатоси Иихамы и профессора Сигеми Мидзуками, имеет далеко идущие последствия для развития технологий спиновой памяти и хранения данных на основе света. Оптомагнитный момент — это метод, который позволяет генерировать силу на магнитах и может быть использовано для более эффективного изменения направления магнитов с помощью света. Создав нанопленки из сплава, содержащего до 70% платины, растворенной в кобальте, было обнаружено, что уникальные релятивистские квантово-механические эффекты платины значительно усиливают магнитный момент. Исследование показало, что усиление оптико-магнитного момента объясняется орбитальным угловым моментом электронов, создаваемым циркулярно поляризованным светом, и релятивистскими квантово-механическими эффектами. Результаты исследования опубликованы в журнале Physical Review Letters.

Признаки сверхпроводимости в тонких плёнках при комнатной температуре и боковом сжатии

Учёным из Стэнфорда и SLAC под руководством Гарольда Хванга, директора Стэнфордского института материаловедения и энергетических наук (SIMES) удалось стабилизировать сверхпроводимость в никелата (тонких плёнках) при комнатной температуре. Вместо того чтобы применять внешнее давление, исследователи использовали подложки — материалы, которые поддерживают тонкие пленки, но также добавили боковое сжатие, заставляя атомную структуру никелата корректироваться во время роста. Результаты опубликованы в журнале Nature.

Квантовый предел магниторецепции животных

Пара физиков из Университета Крита обнаружили, что некоторые типы биологических магниторецепторов, используемых различными животными для навигации, работают на квантовом пределе или около него. В своей статье, опубликованной в журнале PRX Life, IK Kominis и E. Gkoudinakis описывают проблему магнитного восприятия у крошечных существ и их навигационные способности.

Колебания давления жидкостей при кратковременном ускорении

Исследовательская группа из Японии разработала унифицированную модель для масштабирования развития переходного давления в одномерном потоке. Это достижение даёт лучшее понимание того, как поля давления формируются в замкнутой системе жидкости для различных ситуаций ускорения, что может быть применимо к проблемам удара, связанным с биомеханикой, таким как травмы человеческого мозга, вызванные физическим контактом. Исследование опубликовано в журнале Journal of Fluid Mechanics.

Синтез полуметаллического ферромагнетика Вейля с точечной поверхностью Ферми

Фермионы Вейля возникают как коллективные квантовые возбуждения электронов в кристаллах. Предсказывается, что они будут проявлять экзотические электромагнитные свойства, привлекая интенсивный интерес во всем мире. Однако, несмотря на тщательное изучение тысяч кристаллов, большинство материалов Вейля на сегодняшний день демонстрируют электропроводность, в основном контролируемую нежелательными, тривиальными электронами, скрывающими фермионы Вейля. Наконец, удалось синтезировать материал, содержащий одну пару фермионов Вейля и не имеющий нерелевантных электронных состояний. Работа, опубликованная в журнале Nature, стала результатом четырехлетнего сотрудничества CEMS, Междисциплинарной программы теоретических и математических наук RIKEN (iTHEMS), Центра квантово-фазовой электроники (QPEC) Токийского университета, Института исследований материалов Университета Тохоку и Наньянского технологического университета в Сингапуре.

Фотоиндуцированная хиральность в нехиральном кристалле

Команда учёных из Гамбурга-Оксфорда сосредоточилась на антиферро-хиральных кристаллах, типе нехиральных кристаллов, напоминающих антиферромагнитные материалы, в которых магнитные моменты анти-выравниваются в шахматном порядке, что приводит к исчезающей чистой намагниченности. Антиферро-хиральный кристалл состоит из эквивалентных количеств лево- и правосторонних подструктур в элементарной ячейке, что делает его в целом нехиральным. Исследовательская группа под руководством Андреа Каваллери из Института структуры и динамики материи Общества Макса Планка использовала терагерцовый свет для повышения этого баланса в нехиральном материале фосфате бора (BPO₄), таким образом вызывая конечную хиральность в сверхбыстром масштабе времени. Исследование группы опубликовано в журнале Science.

Новые ограничения на температуру плавления и фазовую стабильность ударно-охлажденного железа до 270 ГПа

Учёные из Европейского центра синхротронного излучения в Гренобле, Политехнического института Парижа и других институтов по всему миру провели исследование температуры плавления и фазовой стабильности ударно-сжатого железа при высоких температурах и давлениях с использованием сверхбыстрой рентгеновской абсорбционной спектроскопии. Их выводы, опубликованные в Physical Review Letters, проливают новый свет на кривую плавления и структурную фазу железа в экстремальных условиях.