Nouvelle forme d’oscillation Rabi présentant un moment angulaire spin-orbite

Des chercheurs du département de génie optoélectronique de l’université de Jinan en Chine ont signalé une percée dans les oscillations de Rabi, un phénomène fondamental en mécanique quantique. L’équipe, dirigée par le professeur Zhen Li et Shenhe Fu, a découvert une nouvelle forme d’oscillation de Rabi qui présente simultanément à la fois la rotation et le moment cinétique orbital.

Dans leur étude, publiée dans Light: Science & Applications, les chercheurs ont utilisé un formalisme pseudo-spin-1/2 et ont synthétisé optiquement un champ magnétique contrôlable dans le processus d’interaction lumière-cristal. Ce faisant, ils ont observé des oscillations simultanées du spin et du moment cinétique orbital dans des régimes de couplage faible et fort, entraînés par le champ magnétique synthétique.

De plus, l’équipe a introduit une plate-forme électriquement réglable, permettant un contrôle précis de la transition entre les différents modes oscillatoires Rabi. Cela a abouti à l’émission de faisceaux orbitaux à impulsion angulaire avec des structures topologiques accordables.

L’oscillation de Rabi couplée spin-orbite observée se manifeste par des oscillations simultanées du spin et du moment cinétique orbital avec la longueur de couplage, en présence de champs magnétiques synthétisés optiquement. Cette avancée ouvre de nouvelles possibilités pour manipuler le spin et le moment cinétique orbital de la lumière en trois et quatre dimensions.

Les chercheurs pensent que leurs résultats offrent un cadre général pour explorer les couplages spin-orbite dans des régimes d’ordre supérieur. Cela a des applications potentielles en optique classique et quantique, avec des implications pour le multiplexage de données multidimensionnel à haute capacité à l’aide de faisceaux lumineux structurés.

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La capacité de contrôler et de manipuler le spin et le moment cinétique orbital de cette manière pourrait conduire à des progrès dans divers domaines, notamment la physique atomique et moléculaire, l’acoustique, l’optique et le traitement de l’information quantique.

Source : Guohua Liu, Xiliang Zhang, Xin Zhang, Yanwen Hu, Zhen Li, Zhenqiang Chen et Shenhe Fu (2021). Oscillation Rabi couplée spin-orbite avec structures topologiques accordables. Lumière : Science et applications. DOI : 10.1038/s41377. -021-00692-0