Lieb晶格結構中的平帶極化現象

來自俄羅斯聖彼得堡機械與光大學和英國謝菲爾德大學的物理學家創造一種晶格半導體柱結構材料，可以支持極化准粒子的傳導，這種方形的晶格有一種特殊的對稱性，而這種對稱性通常是發生在一些高溫超導體中，這一最新研究可以為為這種人們知之甚少的現象提供一種見解。

近年來，物理學家已經被Lieb晶格的性質吸引住了，正如在自然銅氧化物高溫超導體中發生的特性那樣，Lieb晶格也已經被用在了超冷原子和光波導陣列中。

一些符合Lieb晶格周期結構電子和其他粒子的特殊的特性之一就是它們具有「平帶」特性，即其中的粒子的能量和速度沒有關係。這使得粒子接近無限有效質量。扁平帶是物理學家們非常感興趣的，因為它們與某些超導、磁性和其他固體的量子性質有關。

L型結構單元

這個最新的Lieb晶格系統是謝菲爾德大學的Ivan Shelykh和他在機械與光大學的同事Dmitry Kryzhanovskii共同創造。他們的這種新型結構是陣列的化合物半導體，大約3μ米直徑。他們使晶格晶胞含有三微柱結構排列成L形（見上圖）。單位解耦股排列在一個方形的晶格中，晶格大小約為6μm。

這種晶格支持傳導的極化，即粒子形成一個光子的電場時，材料中的傳導電子在實體傳導過程中是相互作用的。「這種混合粒子相互作用，就像在一個整體的固體結構中的那些電子一樣，」kryzhanovskii說。「現在我們知道怎麼實現激元凝聚在扁帶，以及它們的相互作用如何打破輻射對稱結構和旋轉或偏振性質的。」

該系統是特別有用的，因為其中的極化特性的物理參數是可以通過改變晶格來實現改變的，而在一些如利用超導體做的晶格中進行性能的調整，就會很困難。

量子隧穿路徑

利用這種易於控制特性，研究者保持其極化連續旋轉旋轉，可實現非常長的偏振觀測。「從其中的基本原理來看，這種極化晶體提供了各種各樣的量子相作用，這種有趣的心想我們是無法在標準晶體的研究中發現的，」Shelykh說。這些效應包括來自不同電子軌道的獨特的發射模式，揭示了依賴於極化的量子隧穿路徑，這種效應在以前從未觀察到過。

這種高度可調節的極化系統在量子計算的應用中也具有很大的潛力。在這種情況下，一個波的偏振態可以用來代表一個量子位（量子比特）的信息。「兩極分化是量子信息處理的一個理想的候選特性，」Shelykh說。

這項研究已經發表在《Physical Review Letters》雜誌上。

來源：https://physicsworld.com/a/flat-band-polaritons-spotted-in-lieb-lattice/

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