常温で超固体を観測、ポーランドの研究チームが新たな量子相

今回の実験の仕組み

チームは励起子ポラリトンのボース・アインシュタイン凝縮を使った。励起子ポラリトンは、光と物質が強く結合して生じる準粒子だ。実験では光学マイクロキャビティを用意し、有機半導体の層とブラッグ鏡の間にネマティック液晶を挟んだ。この構造により、常温での光と物質の結合が可能になった。

さらに研究者は、光のラシュバ・ドレッセルハウス型スピン軌道相互作用を電気的に制御する方法を開発した。外部電圧で液晶の複屈折を変え、系の性質と凝縮体の偏光を精密に操作できる。

新しい相の証拠は、試料から出る光に現れた規則的な明るい縞だった。凝縮体の密度が自発的に周期変化していることを示し、結晶内の原子配列に似ている。偏光の変調も確認された。レーザーパルスを重ねるたびに縞の位置が変わり、系が複数の等価な配置から一つを自ら選ぶ、自発的対称性の破れも見られた。

今後の応用は

絶対零度近くまで冷やす高価な装置なしに実験でき、電気で制御できる点が重要とされる。フォトニクス素子、ニューロモーフィック計算のアクセラレータ、高感度の光センサーなどへの応用が考えられるという。