Koherensi kuantum kondensat polariton terlihat berosilasi seiring dengan peluruhan kondensat. Penemuan ini dilakukan oleh para peneliti di Rusia, Inggris, dan Islandia yang dipimpin oleh Alexis Askitopoulos di Institut Sains dan Teknologi Skolkovo. Osilasi tersebut bersifat magnetis dan tim menyarankan bahwa fenomena tersebut dapat digunakan untuk mengembangkan instrumen baru untuk mengukur medan magnet.
Sebuah eksiton – polariton (sering disebut sebagai polariton) adalah partikel kuasi yang terjadi di semikonduktor. Ini terdiri dari foton cahaya yang digabungkan dengan eksiton, yang terdiri dari elektron dan lubang. Polariton dapat diproduksi dengan mengirimkan pulsa cahaya ke dalam rongga mikro berbasis semikonduktor.
Polariton adalah boson. Ini berarti bahwa kumpulan partikel kuasi yang padat dapat membentuk kondensat Bose-Einstein, di mana sejumlah besar polariton berada dalam keadaan kuantum yang sama. Kondensat tersebut mempunyai sifat makroskopis yang ditentukan oleh sifat kuantumnya. Sifat-sifat ini dapat ditentukan dengan mempelajari foton yang dipancarkan kondensat selama peluruhannya.
Koherensi memudar
Dalam penelitian terbaru, tim Askitopoulos menyiapkan kondensat polariton dengan menembakkan pulsa cahaya sepanjang 20 µs ke dalam rongga mikro. Mereka kemudian mengamati bagaimana kondensat membusuk seiring berjalannya waktu, mengukur fungsi koherensi yang terkait dengan sifat kuantum kondensat secara keseluruhan.
Kondensat polaritonik mengungkapkan hukum universal dalam sistem di luar kesetimbangan
Alih-alih membusuk secara mulus seperti yang terlihat pada kondensat lainnya, mereka menemukan bahwa fungsi koherensi secara periodik naik dan turun seiring dengan pembusukan, dengan frekuensi yang sangat seragam. Dengan memeriksa osilasi ini, mereka mengidentifikasi presesi Larmor sebagai kemungkinan penyebab perilaku ini. Hal ini melibatkan rotasi momen magnetik kondensat terhadap medan magnet, yang diciptakan oleh interaksi polariton.
Secara total, Askitopoulos dan rekannya mengamati sekitar 100,000 presesi penuh dalam satu pulsa optik. Mereka menemukan bahwa kecepatan peluruhan dan frekuensi presesi Larmor secara langsung dipengaruhi oleh kepadatan polariton dalam kondensat. Dengan meningkatkan koherensi sistem secara berkala, presesi ini bertahan jutaan kali lebih lama dibandingkan umur polariton individu.
Tim Askitopoulos menyarankan bahwa presesi ini dapat dikontrol dengan menggunakan metode optik, yang dapat menghasilkan teknik yang lebih baik untuk mempelajari kondensat polariton. Salah satu kemungkinan penerapan penemuan ini adalah pengembangan magnetometer jenis baru. Ini adalah perangkat yang mengukur kekuatan, arah, dan perubahan relatif medan magnet lokal.
Penelitian tersebut dijelaskan dalam Physical Review Letters.
