Nonequilibrium polariton condensate in a magnetic field

Sturm, C.; Solnyshkov, D. D.; Krebs, O.; Lemaı̂tre, A.; Sagnes, I.; Galopin, Élisabeth; Amo, A.; Malpuech, Guillaume; Bloch, J.

doi:10.1103/physrevb.91.155130

Cited by 40 publications

(38 citation statements)

References 30 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…Дополнительный вклад в фиоле-товый сдвиг может давать взаимодействие поляритонов с резервуаром фотовозбужденных экситонов [1]. Кроме того, спиновые подуровни конденсата испытывают не зависящий от спина диамагнитный сдвиг.…”

Section: экспериментunclassified

“…В одной из недавних работ [1] было высказано пред-положение, что взаимодействие поляритонов с экси-тонами резервуара может существенно влиять на ве-личину расщепления спиновых подуровней конденсата поляритонов в магнитном поле и приводить к сильной зависимости этого расщепления от мощности нерезо-нансного лазерного возбуждения. Гипотеза, выдвину-тая в [1], заслуживает внимания, поскольку сильное поляритон-экситонное взаимодействие могло бы объяс-нить особенности в поведении поляризации и зеема-новского расщепления, наблюдавшиеся ранее в [2,3] и противоречащие теоретической модели.…”

Section: Introductionunclassified

“…Гипотеза, выдвину-тая в [1], заслуживает внимания, поскольку сильное поляритон-экситонное взаимодействие могло бы объяс-нить особенности в поведении поляризации и зеема-новского расщепления, наблюдавшиеся ранее в [2,3] и противоречащие теоретической модели. Для того чтобы проверить эту гипотезу, измерялась фотолюминесцен-ция конденсата поляритонов в микростолбиках (МС) цилиндрической и прямоугольной форм при различных уровнях нерезонансной оптической накачки наносекунд-ными импульсами в сильном магнитном поле.…”

Section: Introductionunclassified

See 2 more Smart Citations

Исследования Конденсата Поляритонов В Микрорезонаторных Микростолбиках В Сильных Магнитных Полях -=sup=-*-=/Sup=-

Черненко¹,

Бричкин²,

Новиков³

et al. 2018

Физика И Техника Полупроводников

View full text Add to dashboard Cite

Фотолюминесценция неравновесного конденсата поляритонов в микростолбиках цилиндрической и прямоугольной форм, вытравленных на поверхности высокодобротного микрорезонатора на основе GaAs, исследована в магнитном поле до 12 Тл. Измерения выполнены при различных уровнях нерезонансной импульсной оптической накачки в широком диапазоне значений расстройки резонатора. Нерезонансное возбуждение создает значительную плотность экситонов в резервуаре, что позволяет ожидать сущест-венного влияния экситон-поляритонного взаимодействия, которое зависит от плотности накачки, на величину зеемановского расщепления и поляризацию. Измерения показали лишь незначительное изменение зеемановского расщепления и поляризации в сильных магнитных полях при максимально достижимом уровне накачки; следовательно, влияние экситон-поляритонного взаимодействия на поляритонную систе-му в нашем случае несущественно. Вместе с тем полученные данные позволили оценить плотность экситонов в резервуаре. В отличие от цилиндрических микростолбиков, фотолюминесценция конденсата из прямоугольных микростолбиков состоит из двух взаимно перпендикулярно линейно поляризованных линий, которые сохраняют высокую степень циркулярной поляризации даже в поле 12 Тл. Зеемановское расщепление в этом случае фактически не зависит от накачки, тогда как степени линейной и циркулярной поляризаций изменяются с накачкой, хотя эти изменения заметно меньше предсказанных теорией. Это указывает на значительное отклонение системы поляритонов в микростолбиках от термодинамически равновесной. DOI: 10.21883/FTP.2018.01.45311.35 ВведениеВ одной из недавних работ [1] было высказано пред-положение, что взаимодействие поляритонов с экси-тонами резервуара может существенно влиять на ве-личину расщепления спиновых подуровней конденсата поляритонов в магнитном поле и приводить к сильной зависимости этого расщепления от мощности нерезо-нансного лазерного возбуждения. Гипотеза, выдвину-тая в [1], заслуживает внимания, поскольку сильное поляритон-экситонное взаимодействие могло бы объяс-нить особенности в поведении поляризации и зеема-новского расщепления, наблюдавшиеся ранее в [2,3] и противоречащие теоретической модели. Для того чтобы проверить эту гипотезу, измерялась фотолюминесцен-ция конденсата поляритонов в микростолбиках (МС) цилиндрической и прямоугольной форм при различных уровнях нерезонансной оптической накачки наносекунд-ными импульсами в сильном магнитном поле. ЭкспериментОбразец, выращенный методом молекулярно-лучевой эпитаксии, состоит из четырех квантовых ям GaAs шириной 7 нм, разделенных барьерами AlAs шири-ной 4 нм, которые помещены в центр полуволново-го AlAs-микрорезонатора. Верхнее (нижнее) зеркало собрано из 32 (36) пар AlAs/Al 0.2 Ga 0.8 As. Добротность плоского микрорезонатора составляла Q ≈ 7000 и рас-щепление Раби -0 = 10.5 мэВ. Исследованные МС имели форму цилиндров диаметром d = 10 мкм и парал-лелепипедов с размерами сечения 7 × 15 мкм.Для магнитооптических измерений образец помещал-ся в камеру со сверхтекучим гелием, находящуюся в оптическом криостате со сверхпроводящ...

show abstract

Section: экспериментunclassified

Section: Introductionunclassified

See 1 more Smart Citation

Исследования Конденсата Поляритонов В Микрорезонаторных Микростолбиках В Сильных Магнитных Полях -=sup=-*-=/Sup=-

Черненко¹,

Бричкин²,

Новиков³

et al. 2018

Физика И Техника Полупроводников

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…В общем случае E + LP (B) может иметь довольно сложный вид и, кроме поляритон-поляритонного взаимодействия, в кон-денсате нужно учитывать взаимодействие поляритонов с резервуаром экситонов [8,13]. Это взаимодействие может оказаться существенным и привести к новым эффектам, подобным наблюдаемому в работе [13].…”

Section: зеемановское расщепление поляризация и диамагнитный сдвигunclassified

Когерентность Конденсата Поляритонов В Планарных Микрорезонаторах В Магнитном Поле

Черненко¹,

Рахими-Иман

Фишер³

et al. 2016

Физика И Техника Полупроводников

View full text Add to dashboard Cite

В планарных GaAs-микрорезонаторах в магнитном поле до 5 Тл, перпендикулярном плоскости роста структур, в условиях резонансной импульсной накачки в точку, близкую к точке перегиба нижней дисперси-онной кривой, наблюдается зеемановское расщепление спиновых подуровней конденсата поляритонов. Оно сопровождается значительным изменением степени циркулярной поляризации и коррелятора 2-го порядка g 2 (0). Оказалось, что коррелятор отличается для расщепленных в магнитном поле спиновых подуровней поляритонного конденсата. В частности, измерения коррелятора свидетельствуют о различии в порогах конденсации для спиновых подуровней. Изначально отличающиеся в отсутствие поля значения коррелятора растут, достигая максимального значения, а затем уменьшаются и сравниваются между собой для разных поляризаций в поле 5 Тл. ВведениеНаличие у поляритонов спина приводит к тому, что свойства поляритонного конденсата существенно отли-чаются от свойств конденсата безспиновых частиц, и от-ветственно за ряд новых эффектов. В первую очередь это связано с поляритон-поляритонным взаимодействием, которое зависит от взаимной ориентации спинов поля-ритонов таким образом, что частицы с сонаправленными спинами отталкиваются, тогда как между частицами с противоположно направленными спинами существует слабое притяжение [1].Поляритон-поляритонное взаимодействие приводит к интересному эффекту, предсказанному в [2], -подавле-нию зеемановского расщепления поляритонных уровней в слабых магнитных полях в условиях термодинами-ческого равновесия. Это предсказание породило значи-тельный интерес к магнитооптическим исследованиям конденсата поляритонов. В работе [3] докладывалось об экспериментальном наблюдении подавления зееманов-ского расщепления, однако при этом поведение степени циркулярной поляризации фотолюминесценции (ФЛ) не соответствовало теории. Дальнейшие исследования по-казали, что еще одним существенным фактором, влияю-щим на поведение поляритонной системы в магнитном поле, является скорость спиновой релаксации. Напри-мер, отсутствие спинового равновесия между расщеп-ленными магнитным полем спиновыми подуровнями си-стемы поляритонов может привести к изменению знака зеемановского расщепления, что наблюдалось в рабо-те [4]. Этот эффект оказалось возможным объяснить, предположив отсутствие равновесия между спиновыми подуровнями конденсата. Однако предложенная в [4] модель позволила получить лишь качественное согласие между экспериментом и теорией, что указывает на то, что исследования свойств неравновесного конденсата в магнитном поле сохраняют свою актуальность. В этой связи стоит упомянуть работу [5], где предлагается интерферометр для детектирования фазы Берри, а так-же работу [6], в которой предсказывается зависимость свойств полувихрей в поляритонном конденсате от магнитного поля. Эти предсказания пока не нашли экспериментальной проверки.В данной работе, в дополнение к измерениям ФЛ, представлены результаты исследований когерентных свойств конденсата поляритонов и анализ зависимо-сти коррелятора 2-го порядка g (2) (0) от магнитного поля. Измерени...

show abstract

“…In a 1D patterned wire cavities 26 , this splitting generally lies between the Longitudinal and Transverse modes. Along the Z-direction, a real applied magnetic field can act on polaritons by inducing a finite Zeeman splitting of polariton states 27,28 . A self-induced effective field along the Z-direction can also be created due to the polariton-polariton spin anisotropic interaction 29 .…”

mentioning

confidence: 99%

All optical controlled-NOT gate based on an exciton–polariton circuit

Solnyshkov

Bleu

Malpuech

2015

Superlattices and Microstructures

Self Cite

View full text Add to dashboard Cite

We propose an implementation of a CNOT quantum gate for quantum computing based on a patterned microcavity polariton system, which can be manufactured using the modern technological facilities. The qubits are encoded in the spin of polaritons. The structure consists of two wire cavities oriented at 45 degrees with a micropillar between them. The polariton spin rotates due to the Longitudinal-Transverse splitting between polarisation eigenstates in the wires. In the pillar, the optically generated circularly polarised polariton macrooccupied state plays the role of the control qubit. Because of the spin-anisotropic polariton interaction, it induces an effective magnetic field along the Z-direction with a sign depending on the qubit value. Quantum computing has evolved a lot since the original idea of R. Feynmann 1 . Several quantum algorithms outperforming their classical analogs have been proposed and implemented more or less successfully. These algorithms, based on the quantum parallelism, target such problems like factoring large numbers into prime numbers 2 , optimization 3 , and search 4 . The incredible possibilities offered by quantum computers made the scientists invest a lot of efforts in this field. However, the implementation of these algorithms is haunted by serious obstacles, the most important one being the rapid decoherence of quantum bits (qubits). Various physical implementations of these algorithms have been proposed, the most important difference between them being the choice of the physical realization of the quantum states for encoding the qubits. The implementations can be based on discrete quantum states, such as the confined states of the quantum dots 5 , on the spin degree of freedom, as in liquid-state nuclear magnetic resonance 6 , or on different combinations of the states of Bose-Einstein condensates 7 . All these degrees of freedom can be combined to encode information if one decides to make use of quantum microcavities in the strong coupling regime, and the corresponding 2-dimensional quasiparticles -excitonpolaritons. These particles are a superposition of light (photons confined in the microcavity) and matter (excitons in the quantum wells) 8 . They can be easily crated, controlled, and detected using optical means, and their polarization (spin) degree of freedom is easy to manipulate and measure as well 9 . Their in-plane spatial confinement can be organized by patterning the microcavity 10-15 and/or by applying external potentials, which can be created optically 24 as a basis for qubit representation. This approach, however, is limited by the use of the strongly damped upper polariton branch, which leads to rapid decoherence of the qubit 25 , and by the difficulties with the control of the qubit state, requiring large energy shifts. We propose to use the polarization degree of freedom of polaritons to encode information. For example, the circular-polarized σ + state can be assigned a logical 0 (|0 ), and the σ − state can be assigned a logical 1 (|1 ). A generic qubit is a super...

show abstract

Nonequilibrium polariton condensate in a magnetic field

Cited by 40 publications

References 30 publications

Исследования Конденсата Поляритонов В Микрорезонаторных Микростолбиках В Сильных Магнитных Полях -=sup=-*-=/Sup=-

Исследования Конденсата Поляритонов В Микрорезонаторных Микростолбиках В Сильных Магнитных Полях -=sup=-*-=/Sup=-

Когерентность Конденсата Поляритонов В Планарных Микрорезонаторах В Магнитном Поле

All optical controlled-NOT gate based on an exciton–polariton circuit

Contact Info

Product

Resources

About