Schéma d’un dispositif à jonction Josephson. Crédit : POSTECH
Une équipe de recherche de POSTECH dirigée par les professeurs Gil-Ho Lee et Gil Young Cho (département de physique) a mis au point une plateforme qui peut contrôler les propriétés des matériaux solides avec de la lumière et les mesurer.
Reconnus pour le développement d’une plateforme permettant de contrôler et de mesurer les propriétés des matériaux de diverses manières avec la lumière, les résultats de l’étude ont été publiés dans la revue académique internationale de premier plan. Nature le 16 mars 2022.
Les propriétés électriques d’un matériau sont déterminées par le mouvement des électrons dans le matériau. Par exemple, un matériau est défini comme un métal si les électrons peuvent se déplacer librement, sinon c’est un isolant. Afin de modifier les propriétés électriques de ces solides, on a généralement recours à l’application de chaleur ou de pression ou à l’ajout d’impuretés. Ceci est dû au fait que le changement de position des atomes dans le solide modifie le mouvement des électrons en conséquence.
En revanche, l’état de Floquet, dans lequel l’état quantique original est reproduit lorsque de la lumière est irradiée sur des matières, a été proposé. En adoptant un tel concept, les états quantiques des matières peuvent être facilement manipulés par la lumière, ce qui peut être utilisé efficacement dans les systèmes quantiques.
Dans les expériences précédentes, l’intensité lumineuse pour réaliser l’état de Floquet dans les solides était énorme en raison de la haute fréquence de la lumière. De plus, les états de Floquet ne durent qu’un temps très court de 250 femtosecondes (1 femtoseconde est un trillionième de seconde). En raison de leur nature transitoire, les études plus quantitatives de leurs caractéristiques ont été limitées.
L’équipe de recherche de POSTECH a réussi à réaliser expérimentalement l’état Floquet stable dans un graphene Josephson junction (GJJ) and by irradiating continuous microwaves on it. The intensity of the light has been decreased to one trillionth the value of previous experiments, significantly reducing the heat generation and enabling continuously long-lasting Floquet states.
The research team also developed a novel superconducting tunneling spectroscopy to measure the Floquet states with high energy resolution. This is necessary to quantitatively verify the characteristics of the Floquet state that varies depending on the intensity, frequency and polarization of light applied to the device.
“This study is significant in that we have created a platform that can study the Floquet state in detail,” explained professors Gil-Ho Lee and Gil Young Cho who led the study. They added, “We plan to further investigate the correlation between properties of light, such as polarization, and the Floquet states.”
Reference: “Steady Floquet–Andreev states in graphene Josephson junctions” by Sein Park, Wonjun Lee, Seong Jang, Yong-Bin Choi, Jinho Park, Woochan Jung, Kenji Watanabe, Takashi Taniguchi, Gil Young Cho and Gil-Ho Lee, 16 March 2022, Nature.
DOI: 10.1038/s41586-021-04364-8
This study was conducted with the support from the Samsung Science and Technology Foundation, National Research Foundation of Korea, Institute for Basic Science, Air Force Office of Scientific Research, and Elemental Strategy Initiative conducted by the MEXT.
