Praca  "Self-Kerr Effect across the Yellow Rydberg Series of Excitons in Cu₂O", której współautorami są prof. dr hab. Sylwia Zielińska-Raczyńska, prof. dr hab. Gerard Czajkowski, dr David Ziemkiewicz i dr Karol Karpiński, członkowie grupy badawczej fotoniki i inżynierii kwantowej z Zakładu Fizyki Instytutu Matematyki i Fizyki Politechniki Bydgoskiej,  ukazała się w najbardziej prestiżowym czasopiśmie fizycznym Physical Review Letter (Phys. Rev. Lett. 129, 137401, (2022).

Artykuł stanowi kompletny, teoretyczno-doświadczalny opis własności nieliniowych oddziaływania ze światłem ekscytonów rydbergowskich w tlenku miedzi. Ekscytony te, odkryte w  2014 roku, są niezwykłymi strukturami z pogranicza fizyki klasycznej i kwantowej. Opublikowane wyniki wskazują na to, że ekscytony te potencjalnie mogą  służyć jako  nośniki informacji kantowej w ośrodkach  ciała stałego, co stanowi kluczowy krok w kierunku konstrukcji zminiaturyzowanych bramek kwantowych, podstawowych cegiełek koniecznych do budowy komputerów kwantowych opartych o ciało stałe.

W klasycznych komputerach podstawowym elementem każdej bramki logicznej jest tranzystor. Ma on jedno zadanie - umożliwia sterowanie jednym sygnałem elektrycznym za pomocą drugiego sygnału. W komputerach kwantowych nośnikiem informacji jest foton, ale koncepcja jest ta sama - chcemy za pomocą jednego fotonu sterować drugim. Niestety, fotony bezpośrednio ze sobą nie oddziałują - potrzebują pośrednika. W artykule pokazano, że pośrednikiem takim jest ekscyton rydbergowski w ośrodku o własnościach nieliniowych, tzn. takich, które zależą od mocy światła. Obecność sygnału świetlnego modyfikuje własności ośrodka, przez co drugi sygnał będzie rozchodził się w ośrodku inaczej.

Nasz zespół opracował opis teoretyczny tego zagadnienia, osiągając niemal 100% zgodność z wynikami doświadczenia, które zrealizował zespół fizyków z Laboratoire de Physique z Ecole Normale Superieure z Paryża. Nasza grupa wspomagała również wykonanie doświadczenia poprzez udział w dyskusjach dotyczących niektórych technicznych aspektów przeprowadzonego eksperymentu.

Artykuł przedstawia przełomowe i ważne wyniki z pogranicza kwantowej optyki ciała stałego i informatyki kwantowej. Został on dodatkowo wyróżniony przez redakcję jako Edditors’ Suggestion nad Featured in Physics. Dodatkowym wyróżnieniem, podkreślającym rangę zaprezentowanych wyników jest fakt, że praca została zaanonsowana przez wydawcę American Physical Society w ogólnodostępnym czasopiśmie Physics w formie Viewpoints, gdzie omawia się najbardziej istotne i kluczowe dla danej dyscypliny wyniki badań (https://physics.aps.org/articles/v15/139).
https://physics.aps.org/featured-article-pdf/10.1103/PhysRevLett.129.137401

Gratulujemy!