Физикам впервые удалось создать стабильные гигантские вихри в поляритонном конденсате — экзотической квантовой материи из квазичастиц поляритонов.

Ученые из Великобритании и исследователи из Сколковского Института Науки и Технологий успешно решили известную проблему квантовой гидродинамики. В свое работе им удалось создать устойчивый гигантский вихрь во взаимодействующих поляритонных конденсатах. Полученные данные открывают новые возможности для создания когерентных источников света с уникальной структурой и исследований в области теории многих тел при экстремальных условиях. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications.

Как отмечают авторы исследования, поляритоны представляют собой удачную «песочницу» для изучения комплексных природных явлений. Например, ученым удалось создать систему, у которой есть общие элементы с излучающей черной дырой.

Сами по себе, поляритоны — составные квазичастицы, возникающие при взаимодействии фотонов с элементарными возбуждениями среды — оптическими фононами, экситонами, плазмонами, магнонами и так далее.

Ученые давно задавались вопросом о том, можно ли применить поляритоны для формирования такого экзотического квантового объекта, как устойчивый гигантский вихрь. До сегодняшнего дня попытки создать такое «торнадо» были неудачными. Проблема в том, что он очень быстро распадался на части. В своей работе российские и британские физики наглядно показали, что проблема нестабильности не характерна для квантовых воронок внутри поляритонных конденсатов.

Авторы исследования надеются, что подобные опыты с квантовыми воронками приведут ученых к созданию, например, лазеров с уникальными характеристиками и новых оптоэлектронных приборов.