Per decenni, gli studiosi hanno creduto che le proprietà statistiche quantistiche dei bosoni siano conservate nei sistemi plasmonici, e quindi non creerà una forma diversa di luce.

Questo campo di ricerca in rapida crescita si concentra sulle proprietà quantistiche della luce e sulla sua interazione con la materia a livello di nanoscala. Stimolato dal lavoro sperimentale sulla possibilità di preservare correlazioni non classiche nelle interazioni luce-materia mediate dallo scattering di fotoni e plasmoni, si è ipotizzato che dinamiche simili siano alla base della conservazione delle fluttuazioni quantistiche che definiscono la natura delle sorgenti luminose. La possibilità di utilizzare un sistema su scala nanometrica per creare forme esotiche di luce potrebbe aprire la strada a dispositivi quantistici di prossima generazione. Potrebbe anche costituire una nuova piattaforma per esplorare nuovi fenomeni quantistici.

In nuove scoperte pubblicate in Comunicazioni sulla natura , ricercatori della Louisiana State University e di quattro università che collaborano hanno introdotto una scoperta che cambia un paradigma nella plasmonica quantistica dimostrando il potenziale delle nanostrutture metalliche per produrre diverse forme di luce.

La loro carta, "Osservazione della modifica delle statistiche quantistiche dei sistemi plasmonici, " scritto da collaboratori dell'Università dell'Alabama a Huntsville, Tecnologico di Monterrey, Universidad Nacional Autónoma de México e Universidad Autónoma Metropolitana Unidad Iztapalapa, dimostra che le statistiche quantistiche dei sistemi multiparticelle non sono sempre conservate nelle piattaforme plasmoniche. Descrive anche la prima osservazione della statistica quantistica modificata.

Autori principali, Il ricercatore post-dottorato LSU Chenglong You e lo studente laureato LSU Mingyuan Hong, mostrano che i campi ottici vicini forniscono percorsi di scattering aggiuntivi che possono indurre interazioni multiparticelle complesse.

"I nostri risultati svelano la possibilità di utilizzare la diffusione multiparticellare per eseguire un controllo squisito dei sistemi plasmonici quantistici, " Hai detto. "Questo risultato reindirizza un vecchio paradigma nel campo della plasmonica quantistica in cui la fisica fondamentale scoperta nella nostra scoperta fornirà una migliore comprensione delle proprietà quantistiche dei sistemi plasmonici, e svelare nuovi percorsi per eseguire il controllo dei sistemi multiparticelle quantistici".

La ricerca perseguita dal gruppo sperimentale di fotonica quantistica della LSU che ha portato a queste nuove scoperte è stata condotta nel laboratorio di fotonica quantistica dell'assistente professore Omar Magaña-Loaiza.

"Abbiamo progettato nanostrutture metalliche, fabbricato in oro, per produrre diversi tipi di luce, "Hong ha detto. "La nostra piattaforma su nanoscala sfrutta campi plasmonici dissipativi vicini per indurre e controllare interazioni complesse in sistemi di fotoni a molti corpi. Questa capacità ci consente di controllare a piacimento le fluttuazioni quantistiche dei sistemi multifotoni".

La possibilità di ingegnerizzare la luce con diverse proprietà della meccanica quantistica ha enormi implicazioni per molteplici tecnologie quantistiche.

"Per esempio, la nostra piattaforma consente la riduzione delle fluttuazioni quantistiche dei sistemi multifotoni per aumentare la sensibilità dei protocolli per il rilevamento quantistico, " Ha detto Magaña-Loaiza. "Nel nostro laboratorio, sfrutteremo questo squisito grado di controllo per sviluppare simulazioni quantistiche del trasporto della luce. Ciò consentirà l'eventuale progettazione di celle solari migliori e più efficienti".