Квантен метаматеријал

Квантните метаматеријали ја прошируваат науката за метаматеријалите на квантно ниво . Тие можат да го контролираат електромагнетното зрачење со примена на правилата на квантната механика. Во широка смисла, квантниот метаматеријал е метаматеријал во кој мора да се земат предвид одредени квантни својства на медиумот и чие однесување е опишано со равенките на Максвел и со Шредингеровата равенка. Неговото однесување го рефлектира постоењето и на ЕМ брановите и на брановите на материја . Состојките можат да бидат во наноскопска или микроскопска скала, во зависност од фреквентниот опсег (на пр., Оптички или микробранова печка).[1][2][3][4][5]

Во построг пристап, квантниот метаматеријал треба да демонстрира кохерентна квантна динамика. Таквиот систем во суштина е просторно проширен контролиран квантен објект што овозможува дополнителни начини за контрола на ширењето на електромагнетните бранови.[2][3][4][5][6]

Квантните метаматеријали можат тесно да се дефинираат како оптички медиуми кои:[7]

  • Составени се од квантни кохерентни елементи на единица со инженерски параметри;
  • Покажуваат контролирани квантни состојби на овие елементи;
  • Одржуваат квантната кохерентност подолго од времето на поминување на релевантниот електромагнетски сигнал.[7][8]

ИстражувањеУреди

Основните истражувања во квантните метаматеријали создаваат можности за нови истражувања при квантната транзициона фаза, нови перспективи за адијабатска квантна пресметка и пат до други апликации за квантна технологија. Таквиот систем во суштина е просторно проширен контролирачки квантен објект што овозможува дополнителни начини за контрола на ширењето на електромагнетниот бран.[6][7]

Со други зборови, квантните метаматеријали вклучуваат квантни кохерентни состојби со цел да се контролира и манипулира со електромагнетното зрачење . Со овие материјали, квантната обработка на информации е комбинирана со науката за метаматеријали (периодични вештачки електромагнетни материјали). Единичните ќелии може да се замислат да функционираат како кубити кои ја одржуваат квантната кохерентност „доволно долго за да помине низ електромагнетниот пулс “. Квантната состојба се постигнува преку одделните ќелии на материјалот. Бидејќи секоја ќелија е во интеракција со електромагнетниот пулс што се шири, целиот систем ја задржува квантната кохерентност.[6][7]

Се изучуваат неколку видови метаматеријали. Нано жиците можат да користат квантни точки како единечни ќелии или вештачки атоми на структурата, распоредени како периодични наноструктури . Овој материјал демонстрира негативен индекс на рефракција и ефективен магнетизам и е едноставен за градење. Зрачената бранова должина од интерес е многу поголема од составниот пречник. Друг вид користи периодично распоредени ладни атомски ќелии, остварени со ултра ладни гасови. Фотонскиот опсег може да се демонстрира со оваа структура, заедно со прилагодливоста и контролата како квантен систем.[3] Квантните метаматеријални прототипови засновани на суперспроводни уреди со [9][10] и без [11] Џозефсоните уреди (раскрсници) активно се испитуваат. Неодамна беше реализиран суперспроводлив квантен метаматеријален прототип заснован на кубитен флукс.[12]

Исто така видиУреди

  • Метаматеријали со негативен индекс
  • Вовед во квантната механика
  • Нанотехнологија
  • Историјат на метаматеријали

Користена литератураУреди

  1. Plumridge, Jonathan; Clarke, Edmund; Murray, Ray; Phillips, Chris (2008). „Ultra-strong coupling effects with quantum metamaterials“. Solid State Communications. 146 (9–10): 406. arXiv:cond-mat/0701775. Bibcode:2008SSCom.146..406P. doi:10.1016/j.ssc.2008.03.027.
  2. 2,0 2,1 Rakhmanov, Alexander; Zagoskin, Alexandre; Savel'ev, Sergey; Nori, Franco (2008). „Quantum metamaterials: Electromagnetic waves in a Josephson qubit line“. Physical Review B. 77 (14): 144507. arXiv:0709.1314. Bibcode:2008PhRvB..77n4507R. doi:10.1103/PhysRevB.77.144507. Грешка во наводот: Неважечка ознака <ref>; називот „Rakhmanov“ е зададен повеќепати со различна содржина.
  3. 3,0 3,1 3,2 Felbacq, Didier; Antezza, Mauro (2012). „Quantum metamaterials: A brave new world“. SPIE Newsroom. doi:10.1117/2.1201206.004296. Note: the DOI is linked to a full text article. Грешка во наводот: Неважечка ознака <ref>; називот „Felbacq“ е зададен повеќепати со различна содржина. Грешка во наводот: Неважечка ознака <ref>; називот „Felbacq“ е зададен повеќепати со различна содржина.
  4. 4,0 4,1 Quach, James Q.; Su, Chun-Hsu; Martin, Andrew M.; Greentree, Andrew D.; Hollenberg, Lloyd C. L. (2011). „Reconfigurable quantum metamaterials“. Optics Express. 19 (12): 11018–33. arXiv:1009.4867. Bibcode:2011OExpr..1911018Q. doi:10.1364/OE.19.011018. PMID 21716331. Note: full text article available - click on title. Грешка во наводот: Неважечка ознака <ref>; називот „JQ-Quach“ е зададен повеќепати со различна содржина.
  5. 5,0 5,1 Zagoskin, A.M. (2011). Quantum Engineering: Theory and Design of Quantum Coherent Structures. Cambridge: Cambridge University Press. стр. 272–311. ISBN 9780521113694. Грешка во наводот: Неважечка ознака <ref>; називот „Zagoskin1“ е зададен повеќепати со различна содржина.
  6. 6,0 6,1 6,2 Forrester, Derek Michael; Kusmartsev, Feodor V. (2016-04-28). „Whispering galleries and the control of artificial atoms“. Scientific Reports (англиски). 6: 25084. Bibcode:2016NatSR...625084F. doi:10.1038/srep25084. ISSN 2045-2322. PMC 4848508. PMID 27122353. Грешка во наводот: Неважечка ознака <ref>; називот „:0“ е зададен повеќепати со различна содржина. Грешка во наводот: Неважечка ознака <ref>; називот „:0“ е зададен повеќепати со различна содржина.
  7. 7,0 7,1 7,2 7,3 Zagoskin, Alexandre (December 5, 2011). „Quantum metamaterials: concept and possible implementations“. Paris: META CONFERENCES, META'12. Посетено на 2012-08-05. Грешка во наводот: Неважечка ознака <ref>; називот „Zagoskin2“ е зададен повеќепати со различна содржина. Грешка во наводот: Неважечка ознака <ref>; називот „Zagoskin2“ е зададен повеќепати со различна содржина. Грешка во наводот: Неважечка ознака <ref>; називот „Zagoskin2“ е зададен повеќепати со различна содржина.
  8. Pile, David (2012). „Metamaterials mature“. Nature Photonics. 6 (7): 419. Bibcode:2012NaPho...6..419P. doi:10.1038/nphoton.2012.155.
  9. Astafiev, O.; Zagoskin, A.M.; Abdumalikov Jr., A.A.; Pashkin, Yu.A.; Yamamoto, T.; Inomata, K.; Nakamura, Y.; Tsai, J.S. (2010). „Resonance Fluorescence of a Single Artificial Atom“. Science. 327 (5967): 840–3. arXiv:1002.4944. Bibcode:2010Sci...327..840A. doi:10.1126/science.1181918. PMID 20150495.
  10. Hutter, Carsten; Tholén, Erik A.; Stannigel, Kai; Lidmar, Jack; Haviland, David B. (2011). „Josephson junction transmission lines as tunable artificial crystals“. Physical Review B. 83 (1): 014511. arXiv:0804.2099. Bibcode:2011PhRvB..83a4511H. doi:10.1103/PhysRevB.83.014511.
  11. Savinov, V.; Tsiatmas, A.; Buckingham, A. R.; Fedotov, V. A.; de Groot, P. A. J.; Zheludev, N. I. (2012). „Flux Exclusion Superconducting Quantum Metamaterial: Towards Quantum-level Switching“. Scientific Reports. 2: 450. Bibcode:2012NatSR...2E.450S. doi:10.1038/srep00450. PMC 3371586. PMID 22690319.
  12. Emerging Technology From the arXiv September 30, 2013 (2013-09-30). „World's First Quantum Metamaterial Unveiled | MIT Technology Review“. Technologyreview.com. Посетено на 2013-10-07.

    „Наука и техника: Наука: Российские физики создали первый в мире квантовый метаматериал“. Lenta.ru. Посетено на 2013-10-07.

    Macha, Pascal; Oelsner, Gregor; Reiner, Jan-Michael; Marthaler, Michael; André, Stephan; Schön, Gerd; Huebner, Uwe; Meyer, Hans-Georg; Il'ichev, Evgeni (2014). „Implementation of a Quantum Metamaterial“. Nature Communications. 5: 5146. arXiv:1309.5268. Bibcode:2014NatCo...5E5146M. doi:10.1038/ncomms6146. PMID 25312205.

Надворешни врскиУреди