Гибридные нелинейные эффекты в фотонных интегральных схемах

Современные фотонные чипы позволяют размещать сложные оптические функции на устройствах размером меньше ногтя. Они все чаще используются для генерации, управления и измерения света в самых разных областях применения, от связи до сенсорики. Однако большинство таких чипов используют один и тот же материал для выполнения основной работы, что ограничивает диапазон оптических эффектов, которые они могут производить. В данной работе учёные продемонстрировали другой подход: использование двух материалов для совместной работы. Как сообщается в журнале Advanced Photonics, физики объединили два нелинейных оптических эффекта, которые обычно возникают по отдельности. В их устройстве было использовано ядро из нитрида кремния для генерации оптических частотных гребенок, в то время как окружающий слой диоксида кремния производил рамановское рассеяние. Объединив преимущества обоих материалов, команда создала новый тип интегрированного фотонного устройства, способного генерировать широкий диапазон частот света на одном чипе.

Первый поляритонный лазерный диод с электрической накачкой на основе перовскита

Учёные из Сколтеха (группа ВЭБ.РФ) и их коллеги из Университета ИТМО и НИУ ВШЭ впервые продемонстрировали прямую электрическую накачку поляритонного лазера на основе галогенидного перовскитного микрокристалла, полученного из раствора. Опубликованные в журнале Nature результаты представляют собой решение давней проблемы физики полупроводников и оптоэлектроники, которая десятилетиями оставалась препятствием на пути к решению технологической задачи: создать недорогие неэпитаксиальные лазерные диоды, работающие под непрерывным электрическим током. Такие устройства найдут применение в оптических сенсорах и спектроскопии, высокоскоростных вычислениях и энергоэффективных нейроморфных компьютерах. Исследование было поддержано программой Clover, Российским научным фондом (грант № 22-13-00436-П и грант № 23-72-00031), а также программой фундаментальных исследований НИУ ВШЭ HSE-BR-2025-069.

Получены первые прямые доказательства существования топологического состояния Флоке

В исследовании, опубликованном в журнале Nature Physics, представлены первые прямые экспериментальные доказательства существования топологического состояния Флоке — новой светоиндуцированной фазы материи, которая до сих пор существовала только на бумаге и в моделировании. Топологические изоляторы могут проводить электричество по своей поверхности, оставаясь при этом изоляторами по всему объему. Физики годами разрабатывали технологию Флоке — метод, использующий интенсивные, быстро осциллирующие световые поля для временного изменения электронной структуры материала. Сочетание этих двух идей казалось естественным следующим шагом: использовать свет, чтобы по требованию заставить обычный материал вести себя как топологический изолятор. В эксперименте был использован теллурид олова (SnTe).

Скрученный лазерный свет позволяет различать зеркально симметричные молекулы по количеству её фрагментов

Учёные из Института фундаментальных исследований Тата Индийского технологического института в Бомбее и Индийского технологического института в Хайдарабаде показали, как сам свет может быть сконструирован таким образом, чтобы вести себя как нитевидный зонд, избирательно взаимодействуя с молекулами в зависимости от их хиральности. Работа, опубликованная в журнале Science Advances, показывает, что свет может принимать не только вращательную форму, но и закручиваться при распространении. Когда такой закрученный свет взаимодействует с хиральными молекулами, результат существенно зависит от того, насколько "закручивание" света соответствует внутренней хиральности молекулы.

Полностью оптическое управление антиферромагнитными доменами посредством обратного оптического магнитоэлектрического эффекта

Немецко-японская исследовательская группа из Аугсбургского университета совершила значительный прорыв в использовании антиферромагнетиков. Впервые удалось записать магнитную информацию, используя только сверхкороткие лазерные импульсы — без необходимости применения электрических токов или магнитных полей. Физик-экспериментатор  Иштван Кезмарки и его команда разработали метод, в котором для управления используется не поляризация света, а направление его распространения (импульс). Благодаря целенаправленному облучению можно переключаться между различными магнитными состояниями и записывать информацию. Более того, эту информацию можно считывать и чисто оптическими средствами. Статья опубликована в журнале Nature Materials.

Сверхбыстрая сканирующая туннельная микроскопия впервые достигает квантово-механического пространственно-временного предела

Физики обнаружили, что местоположение и временная эволюция электрона не могут быть измерены одновременно с произвольной точностью. Этот так называемый пространственно-временной предел имеет важное значение для будущих применений. Работа опубликована в журнале Nature Photonics.

Фотоиндуцированные переходы металл-изолятор в двумерных муаровых устройствах

Переключаясь между различными физическими состояниями, многие квантовые материалы претерпевают так называемые фазовые переходы, которые изменяют в них характер движения электронов. Ранее в квантовых материалах был продемонстрирован переход от изоляционных состояний к металлическим состояниям посредством фотовозбуждения (т.е. возбуждением электронов с помощью света). Однако обратный переход (используя только свет), от металлического к изоляционному состоянию, до сих пор было трудно осуществить. Исследователи из Колумбийского университета в сотрудничестве с Калифорнийским университетом в Риверсайде недавно продемонстрировали сверхбыстрый фотоиндуцированный переход металл-изолятор в двумерных (2D) муаровых гетероструктурах — квантовых материалах, состоящих из 2D-слоев, расположенных друг над другом с небольшим смещением между ними. Их статья, опубликованная в журнале Physical Review Letters, может открыть новые захватывающие перспективы для развития квантовых технологий и сверхбыстрых оптических устройств.

Лазерно-индуцированное зарождение хопфионов в хиральном магните

В работе, опубликованной в журнале Nature Physics, шведско-немецко-люксембургско-китайская группа учёных обнаружила магнитные хопфионы. Эксперименты проводились на хиральных магнитных кристаллах. Физики изучали тонкие пленки железа-германия (FeGe) толщиной около 110–200 нанометров. Прорыв стал возможен благодаря использованию фемтосекундных лазерных импульсов.

Квантовый ключ к пониманию хаоса позволяет передавать изображения через сложные среды с использованием квантовой запутанности

Точная передача пространственной информации, такой как изображение объекта, является серьезной проблемой в современной оптике. Однако эта задача усложняется, как только свет проходит через неупорядоченные среды, такие как биологические ткани, атмосферная турбулентность или многомодовые оптические волокна. В таких условиях рассеяние искажает информацию, делая итоговое изображение совершенно нечитаемым. Учёные из Института нанонаук в Париже, лаборатории Кастлера-Бросселя и Университета Глазго разработали инновационный метод, который делает рассеивающую среду прозрачной исключительно для информации, переносимой запутанными парами фотонов, в то время как та же среда остается полностью непрозрачной для классического света. Их работы опубликованы в журналах Optica и Nature Physics.

Обнаружение оптических квазипериодических колебаний в блазаре 3C 454.3

Блазары — это очень компактные квазары, связанные со сверхмассивными чёрными дырами (СМЧД) в центрах активных гигантских эллиптических галактик. Они принадлежат к более крупной группе активных галактик, в которых находятся активные галактические ядра (АГЯ), и являются наиболее многочисленными внегалактическими источниками гамма-излучения. Их характерной особенностью являются релятивистские струи, направленные почти точно в сторону Земли.