Diabolische punten (DP's) introduceren manieren om de topologische fase en eigenaardige energiedispersie te bestuderen. Wetenschappers in China en partners uit het Verenigd Koninkrijk demonstreerden DP's in sterk gekoppelde actieve microschijven. Een nieuwe macroscopische controle van terugverstrooiing op basis van de concurrentie tussen defecten en kwantumstralers werd gebruikt om DP's te bereiken. Dit werk maakt de weg vrij om DP's en meer exotische fenomenen te integreren in kwantuminformatieprocessen met kwantumstralers, en zal inspireren tot verder onderzoek met OP's.

DP's zijn afkomstig van parameterafhankelijke degeneraties van de energieniveaus van een systeem. Vanwege de topologische Berry-fase, DP's spelen een fundamentele rol in de fysische en chemische dynamiek, zoals bijzondere fotonica in 2D-materialen of systemen van gecondenseerde materie die topologische kwantumverwerking bieden. In de tussentijd, actieve emitters in fotonische structuren zijn essentieel voor de coherente elektron-foton-interface in het kwantumfotonische netwerk. Daarom, het realiseren van DP's in actieve fotonische structuren kan grote voordelen opleveren voor het implementeren van kwantuminformatieverwerking en opschaling in het kwantumnetwerk. Echter, meerdere kwantumstralers in actieve holtes zijn meestal willekeurig gepositioneerd, wat resulteert in symmetrische en oncontroleerbare terugverstrooiing die een degeneratie verbiedt met alleen triviale eigentoestanden. Als resultaat, de coherente interface tussen elektronen en fotonen bij DP's is moeilijk te bereiken.

In een nieuw gepubliceerd artikel in Lichtwetenschap en toepassing , wetenschappers van het Instituut voor Natuurkunde, Chinese Academie van Wetenschappen en collega's demonstreren DP's in twee sterk gekoppelde microschijven met ingebedde kwantumdots (QD's). Hierdoor is de individuele controle van elke QD onmogelijk, een macroscopische controle van terugverstrooiing werd voorgesteld op basis van de concurrentie tussen twee soorten verstrooiers (QD's en defecten), die het probleem van lage beheersbaarheid oplost. Door optimalisatie, een evenwichtige competitie werd met succes bereikt met backscattering-koppelingssterkte van negatief naar positief in enkele microschijven, duidelijk aangetoond door de experimentele statistieken. Verder, vergeleken met enkele microschijven met tweedimensionale Hamiltonianen, twee sterk gekoppelde microschijven hebben supermodes met vierdimensionale Hamiltonianen. De spectra worden niet alleen beïnvloed door de absolute terugverstrooiing van de koppeling, maar ook door hun tekens. Dus, gekoppelde holtes zijn een goed platform om de fundamentele fysica van terugverstrooiing te bestuderen en DP mogelijk te maken. Hermitische degeneraties bij DP's werden waargenomen wanneer de backscattering-koppelingssterkten in twee microschijven dezelfde absolute waarde hadden, maar in de tegenovergestelde tekens.

Bij DP van twee gekoppelde caviteiten, het systeem heeft eigenruimten waarin de fasen van twee microschijven een niet-lineaire correlatie hebben, wat een regelbare faseverschuiving tussen hen aangeeft. Daarom, de twee gekoppelde holtes zijn een potentieel in directionele laser en kwantumfasecontrole. Bovendien, wanneer de interactie tussen emitters en holtes in de toekomst wordt verbeterd, dit systeem kan worden voorspeld met een belangrijke rol bij het bestuderen van kwantum DP-gedrag en het integreren van fotonen op DP's in kwantumnetwerken.

"De willekeurig geplaatste kwantumdots en defecten zijn erg moeilijk te controleren en kunnen resulteren in symmetrische terugverstrooiing. We hebben de macroscopische controle geïntroduceerd op basis van de concurrentie tussen verschillende soorten verstrooiers en bereikten terugverstrooiingskoppelingssterkte met zowel negatieve als positieve waarden."

"We hebben experimenteel één paar DP's in de spectra gedemonstreerd met twee sterk gekoppelde microschijven, die verschillen van de gewone DP zonder terugverstrooiing of in een enkele perfecte microholte. DP's kunnen hier een niet-lineaire correlatie produceren met een faseverschuiving tussen twee microschijven, met mogelijke toepassing in optische kwantuminformatieverwerking, topologische optica en fundamentele fysica bij DP's met behulp van fotonische structuren, " zeiden de wetenschappers.