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2025-11-05 16:10:00
上の図は、光がテラヘルツ領域の高周波（HHG）、つまり赤外線と電波の間の電磁波にどのように変換されるかを示しています。 (ドクターサイエンスデイリー)
に 科学者 最近、光学の世界で重要な進歩を遂げることができました。 量子物理学。彼らは、これまで人間が到達することが困難だった周波数まで光を「増幅」する方法を発見しました。
この発見は、超高速通信、高度な医療スキャナー、より効率的な量子コンピューティング デバイスなどの将来のテクノロジーを作成するための大きな機会を開きます。
この研究はミリアム セレナ ヴィティエロ率いるチームによって実施され、雑誌「Light: Science & Applications」に掲載されました。この研究で、彼のチームは、元の光源よりもはるかに高い周波数で光を「次のレベル」バージョンに変換するプロセスである高次高調波発生 (HHG) の機能を拡張することに成功しました。
これまでのところ、科学者たちはテラヘルツ（THz）周波数、つまり光波と電波の間の領域を生成することに困難を抱えていました。これらの周波数はさまざまなテクノロジーにとって非常に役立ちますが、ほとんどの材料は対称すぎる構造をしているため、達成するのは困難です。
これを克服するために、研究チームはトポロジカル絶縁体（TI）と呼ばれる独自の量子材料を使用しました。この材料の内部は絶縁体（電気を通さない）ですが、表面は電気を通すことができる、これを特異な性質といいます。この二重の性質により、光を操作するのに最適です。
次に研究者らは、光を制御できる一種のマイクロメタルリングであるスプリットリング共振器と呼ばれる非常に小さな構造を作成した。この構造は、Bi₂Se₃ や (InₓBi₁₋ₓ)₂Se₃ の混合物などの特殊な量子材料の薄層と組み合わされています。その結果、物質を通過する光は非常に強くなります。
その結果、テラヘルツ領域で奇数周波数と偶数周波数の光を生成することに成功した。彼らは、6.4 THz から 9.7 THz の間の周波数の増加を記録し、量子材料の内部と表面がこれらの光線の生成においてどのように相互作用するかを証明しました。
この発見は、これまで証明されていなかった古い理論を強化するだけでなく、小型で柔軟で効率的なテラヘルツ光源の作成への道を開くものでもあります。将来的には、この技術は、超高速無線通信、センサーベースのセキュリティ システム、有害な放射線を使用しない医療画像処理などに応用できる可能性があります。
「この発見は、量子の世界が、より強力でより高速な将来の光デバイスの作成にどのように役立つかを示しています」と研究チームはサイエンス・デイリーのページに引用された報告書の中で述べている。
ソース：サイエンスデイリー。
#科学者たちは量子の世界で光を増幅する新しい方法を発見