Поместив кусочки перовскита между двух зеркал и направив на них луч лазера, исследователи смогли напрямую контролировать спиновое состояние экситон-поляритонных пар, гибридных квазичастиц, состоящих из вещества и света. Новое устройство, сочетающее свойства электроники и фотоники, может открыть путь к появлению не имеющих аналогов компьютерных чипов или квантовых битов.

Одна из самых любопытных особенностей экситон-поляртонных пар заключается в том, что они находятся между чисто электронными и чисто фотонными системами, обладая характеристиками обеих. Таким образом, эти квазичастицы заимствуют наилучшие качества обеих систем. К примеру, чисто электронные транзисторы теряют емкостное сопротивление при каждом взаимодействии между устройствами, тогда как исключительно фотонные системы трудно проектировать. Квазичастицы не обладают этими недостатками.

Более того, все используемые материалы легко производить при комнатной температуре, и, как только будут созданы практичные системы, наладить массовый выпуск будет не трудно. Пока проект находится на ранней стадии — ученые еще только исследуют открытые эффекты. Производство может быть запущено не раньше, чем через 5–10 лет.

Перовскиты в последние годы привлекают большое внимание разработчиков фотоэлементов, и свойства этого материала пристально изучаются. Галоидные перовскиты прекрасно поглощают свет и превращают фотоны в электроны или экситоны, в зависимости от свойств перовскита.

Команда ученых из MIT и других вузов США обратила особое внимание на разновидность перовскита — йодид свинца-фенетиламмония. Для создания оптического резонатора, улавливающего фотоны, они поместили хлопья перовскита между светоотражающими слоями толщиной несколько нанометров, между которыми оставили расстояние в половину длины волны света, пишет MIT News. Пойманная частица света попеременно то поглощается материалом, то излучается снова, в результате чего возникает суперпозиция фотона и экситона.

Такой процесс может приводить к возникновению бозе-конденсата, состояния вещества, в котором все частицы имеют одинаковое энергетическое состояние и ведут себя как одна большая частица. Одно из свойств такого конденсата — спин — может быть модифицировано светом или электричеством. Причем использование перовскитов позволяет наблюдать этот феномен при более высоких температурах. Другими словами, новое устройство может стать важным этапом появления кубитов, работающих при комнатной температуре.