量子激光将能量损失转化为增益

激子极化PT对称性：在具有损耗操作的六重对称微腔中向上和向下极化模式之间的直接耦合导致PT对称性破坏和低阈值相变。

KAIST的科学家制造了一个激光系统，可以在室温下产生高度交互的量子粒子。他们的研究结果发表在《自然光子学》杂志上，可能会导致单个微腔激光系统随着能量损失的增加而需要更低的阈值能量。

该系统由KAIST物理学家 Yong-Hoon Cho及其同事开发，涉及通过一个用损耗调制的氮化硅衬底处理的单个六边形微腔照射光。系统设计导致在室温下产生偏振子激光器，这很令人兴奋，因为这通常需要低温。

研究人员发现了这种设计的另一个独特且反直觉的特征。通常，激光操作期间会损失能量。但是在这个系统中，随着能量损失的增加，产生激光所需的能量减少了。利用这种现象可能会导致开发用于未来量子光学设备的高效率、低阈值激光器。

Cho教授解释说：“该系统应用了称为奇偶时间反转对称性的量子物理学概念。这是一个重要的平台，允许将能量损失用作增益。它可用于降低经典光学设备和传感器以及量子设备的激光阈值能量并控制光的方向。”

关键是设计和材料。六边形微腔将光粒子分成两种不同的模式：一种通过六边形的向上三角形，另一种通过其向下的三角形。两种模式的光粒子具有相同的能量和路径，但不相互作用。

然而，轻粒子确实会与由半导体制成的六边形微腔提供的称为激子的其他粒子相互作用。这种相互作用导致产生称为极化子的新量子粒子，然后它们彼此相互作用以产生极化子激光器。通过控制微腔与半导体衬底之间的损耗程度，出现了一个有趣的现象，阈值能量随着能量损耗的增加而变小。