由麦考瑞大学科学家领导的一项国际合作推出了一种新的量子光学技术，可以前所未有地了解半导体中光与物质相互作用的基本特性。

新的量子光学技术揭示了极化子相互作用

这项研究于1月15日发表在《自然物理学》杂志上，使用一种新颖的光谱技术来探索量子尺度上光子和电子之间的相互作用。

该研究的合著者和麦考瑞大学数学与物理科学学院的研究小组负责人托马斯·沃尔兹教授表示，这项工作有可能推动全球对可获取的量子光子技术的探索取得突破。

沃尔兹教授说：“我们开发了一种新技术，使用辐射量子级联，存储在物质中的光子沿着光与物质相互作用时产生的能级阶梯向下移动。”

“即使相互作用非常弱，导致所产生的能级之前太接近而无法区分，这也适用。”

这种近距离观察量子领域的能力拥有巨大的潜力。

沃尔兹教授说：“通过了解这些微小的光粒子如何协作，我们获得了对半导体等固体材料的量子特性的宝贵见解。”

该团队的技术被称为“光子级联相关光谱”，结合了光谱过滤和光子相关分析，揭示了半导体激子-极化子之间的相互作用，半导体激子-极化子是由光子(光)和物质(激子)组成的准粒子。。

共同作者、麦格理大学前博士后研究员、现荷兰代尔夫特理工大学博士后研究员LorenzoScarpelli博士说：“光子级联相关光谱学的运作有点像光子显微镜。

“我们创建了光子的实时图像，这告诉我们它们是否倾向于一起旅行，并且还允许我们提取有关它们相互作用强度的信息。”

他说，该团队的新技术使他们能够检测涉及三个或更多粒子的复杂束缚态的相互作用，而这种相互作用以前仅被理论化。

这一发现在量子光学中非常重要，因为它使科学家能够直接激发和测量特定的单光子跃迁，使他们能够表征固态系统中微妙的少粒子量子效应，并识别可以在新应用中良好工作的材料。

沃尔兹教授说：“全世界范围内都在寻找能够让我们控制光粒子相互作用的材料，这样我们就可以制造光学晶体管、非常快的光学开关，并用单个光粒子而不是电子进行信息处理。”

“我们实验的主体材料是砷化镓，但该技术也可以轻松应用于其他材料，我们可以期望看到类似的物理效应或行为。

“这项技术将使我们能够深入了解固体材料的量子特性。”