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日本利用电流激励生成玻色爱因斯坦凝聚体，可用于低功耗相干光源 |
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| http://cn.newmaker.com
5/20/2013 8:28:00 AM
日经BP社
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日本国立信息学研究所(NII)2013年5月15日宣布，该研究所与美国斯坦福大学及德国维尔茨堡大学的研究小组，首次成功通过向半导体器件通电生成了玻色-爱因斯坦凝聚体。这一研究成果刊登在了5月16日的科学杂志《Nature》上。
与利用光学阱和光激励等现象的传统方法相比，此次的新方法可以利用更简单的装置生成玻色-爱因斯坦凝聚体。不仅有望应用于功耗较低的相干光（满足振动频率相同、振动方向相同、相位差恒定的相干条件的光）光源，还有可能应用于量子计算机、量子模拟及量子测量等领域。
研究小组此次开发出了具有特殊pn结的半导体微共振器，能够通过电流激励连续生成“极化激元”粒子（图）。而且已通过实验证实，这种极化激元在共振器中发生了玻色-爱因斯坦凝聚。
极化激元是电子与空穴结合产生的激子与电磁波结合形成的“准粒子”。把氢原子、极化激元这样的玻色粒子置于低温高密度条件下，所有粒子会跌落到能量最低状态，发生“玻色-爱因斯坦凝聚”。尤其是极化激元，其虚质量（有效质量）是只有激子的万分之一，在较高温度下也会发生玻色-爱因斯坦凝聚。在此次实验中，发生了玻色-爱因斯坦凝聚的极化激元的温度约为25K。
以前也有过在半导体器件中实现玻色-爱因斯坦凝聚的例子，但利用的是从器件外照射光以生成极化激元的“光激励”。此次，通过调整半导体器件的构造，利用电流激励实现了连续生成极化激元的玻色-爱因斯坦凝聚体。
在该半导体器件中通入电流生成极化激元时，会连续输出相干光，因此还可作为半导体激光器那样的相干光源使用。其原理是，发生了玻色-爱因斯坦凝聚的极化激元达到了物质波相干的状态，随着该极化激元连续崩溃，可以获得相干光。
这种光源的振荡阈值电流可降至半导体激光器的1/100左右。因此，还可作为低功耗的相干光源使用。（记者：浅川 直辉，《日经计算机》）
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