Nowa fizyka i zastosowania polarytonów
Polarytony łączą w sobie najlepsze cechy systemów fotonicznych i ekscytonicznych, a tym samym umożliwiają uzyskanie jakościowej poprawy pod względem skalowalności, zmniejszenia poboru mocy podczas pracy oraz prędkości urządzeń logicznych. Niezwykły potencjał tych będących w połowie światłem i w połowie materią kwazicząstek wynika z charakterystycznego dla nich dualizmu korpuskularno-falowego. Celem sieci szkolenia początkowego (ITN) CLERMONT4(odnośnik otworzy się w nowym oknie) (Exciton-polaritons in microcavities: Physics and devices), finansowanej ze środków UE, było przeszkolenie nowego pokolenia naukowców w zakresie opracowywania urządzeń opartych na polarytonach umieszczonych we wnękach półprzewodnikowych. Prace prowadzone były zgodnie z tą samą strategią badawczą co seria szkoleń rozpoczęta 1999 r. w ramach projektu CLERMONT. Inicjatywa CLERMONT4 skupiała się na stworzeniu prototypowych urządzeń polarytonowych. Dokładniej mówiąc, celem było zaprojektowanie, wytworzenie i scharakteryzowanie elektrycznie pompowanych laserów polarytonowych, mikronowych optycznych oscylatorów parametrycznych, optycznych bramek logicznych oraz opartych na wnękach emiterów splątanych par fotonów. Polaryton to cząstki przejawiające cechy charakterystyczne dla światła, jak i materii, co wynika z silnego sprzężenia między fotonami i ekscytonami we wnęce o rozmiarach mikrometrowych z wbudowanymi studniami kwantowymi. Ich komponent ekscytonowy powoduje silne oddziaływania między polarytonami, a w efekcie prowadzi do powstania nieliniowości. Nie może dziwić, że z kwazicząstkami tymi wiązane są duże nadzieje, jeżeli chodzi o rewolucyjne zmiany w optoelektronice dzięki zupełnie nowemu mechanizmowi kontrolowania urządzeń przy pomocy światła. Nowa fizyka, wykraczająca poza prawidła obserwowane w makroskopowo koherentnych systemach, jest także doskonałym środowiskiem do szkolenia w dziedzinie polarytoniki. Projekt CLERMONT4 wsparł badania nad niezwykłymi zjawiskami koherencji kwantowej, występującymi w polarytonach przy bardzo wysokich temperaturach. Wśród wielu ciekawych odkryć można wymienić formowanie się solitonów w przerwie energetycznej, związanych z potencjałem generowanym przez rezerwuar nieskondensowanych ekscytonów. Solitony w przerwie energetycznej, związane z każdym z boków rezerwuarów ekscytonów, ulegają hybrydyzacji do symetrycznych i antysymetrycznych kombinacji liniowych. Co jeszcze ważniejsze, polarytony ulegają spontanicznej kondensacji do jednego z tych stanów, zależnie od warunków wzbudzania. Co więcej, wiedza naukowa zgromadzona dzięki projektowi CLERMONT4 pomogła 50 młodym badaczom znaleźć zatrudnienie w sektorze akademickim, jak i w polarytonice. Grupie badaczy udało się zdobyć stanowiska profesorskie jeszcze przed zakończeniem realizacji czteroletniego projektu.
