Экспериментальное исследование свойств созданных ими полимерных детекторов одиночных фотонов, способных работать при комнатной температуре, выполнила группа российских физиков под руководством Павлоса Лагудакиса, профессора «Сколтеха», 22 сентября сообщает ТАСС.

«Быстрое развитие органической поляритоники в последние годы открыло дорогу для создания полностью оптических логических схем, работающих при комнатной температуре. Наши опыты продемонстрировали возможность их работы на уровне одиночных частиц света», — сообщают исследователи в своей статье, опубликованной в журнале Nature.

Свой детектор ученые создали на основе полимерного материала MeLPPP, молекулы которого эффективно взаимодействуют со светом, создавая экситон-поляритоны — особые квазичастицы, являющиеся комбинацией электрона и «дырки», положительного заряда, а также электрона и фотона.

Исследуемое устройство состояло из тонкого слоя этого органического полупроводника, расположенного между двумя миниатюрными зеркалами из кварца и оксида таллия. Наблюдатели регистрировали реакцию данного устройства на импульсы света различной мощности, посылаемые на него лазером.

Неожиданно они обнаружили, что созданные ими структуры меняли свои свойства даже тогда, когда лазер испускал лишь один фотон. Этот эффект, как считают физики вызван тем, что экситон-поляритоны находятся внутри полупроводникового материала в особом состоянии, свойства которого напоминают так называемый конденсат Бозе-Эйнштейна — экзотической формы материи, состоящей из множества атомов или других частиц, охлажденных почти до абсолютного нуля.

Облако таких частиц, по законам квантовой физики, ведет себя как один гигантский атом, в том числе и во взаимодействии со светом. Причем характер такого взаимодействия значительно различается для разного числа фотонов. Это дает возможность отследить с довольно большой долей вероятности попадание даже одиночного фотона внутрь полимерного материала.

Кроме использования в качестве детекторов небольших групп фотонов, устройство, разработанное группой Лагудакиса, может быть применено как сверхбыстрый и чувствительный оптический транзистор.

Ученые надеются, что усовершенствование конструкции этого прибора повысит надежность распознавания одиночных фотонов, что позволит применять их в создании квантовых и световых компьютеров.