Измерение характеристик квантового транспорта в фрактальных фотонных решетках

N+1Наука

Динамика квантового транспорта в фрактальных решетках оказалась зависима от размерности фрактала

Елизавета Чистякова

Ученые из Китая исследовали характеристики квантового транспорта в фотонных фрактальных решетках на примере треугольника, ковра и двойного ковра Серпинского: в отличие от регулярных структур, в фракталах наблюдался аномальный режим транспорта, характеризующийся только дробной размерностью фрактала, причем точка перехода к аномальному режиму зависела от геометрии фрактала. Статья опубликована в Nature Photonics, препринт работы выложен на сайте arXiv.org.

Фракталы — наверное, одни из самых эффектных математических объектов — обрели свою популярность не так давно благодаря красочным визуализациям Бенуа Мандельброта. Однако помимо форм, самовоспроизводящихся на меньших масштабах, фракталы обладают другим выдающимся свойством — у них дробная хаусдорфова размерность (далее то же, что и фрактальная размерность), либо хаусдорфова размерность может превышать топологическую. Например, Канторово множество обладает хаусдорфовой размерностью 0,6309..., что меньше размерности прямой, а размерности треугольника и ковра Серпинского равны 1,58 и 1,89 соответственно, что являет собой нечто среднее между одномерными и двумерными объектами. В случае же кривой Коха фрактальная размерность равна 1,098, тогда как топологическая — 1.

Такие необычные размерностные особенности фракталов не могли не привлечь внимание физиков. С момента основания фрактальной геометрии было проведено множество исследований классического транспорта (или диффузии) частиц в структурах дробной размерности. Так, в работе Саши Александера (Sasha Alexander) и Реймонда Орбаха (Raymond Orbach) была выдвинута теория, по которой течение диффузии в фракталах определяется отношением фрактальной размерности к так называемой спектральной размерности, которая также определяет геометрические свойства фрактала. Теория нашла как сторонников, так и противников, однако, несмотря на разногласия, никто в научном сообществе не оспаривает тот факт, что диффузия в фракталах носит аномальный характер.

Несмотря на множество экспериментальных работ, посвященных квантовому транспорту в регулярных и нерегулярных решетках, а также многочисленные теоретические исследования квантового транспорта в дробных размерностях, до недавних пор не было ни одного экспериментального исследования характеристик квантового транспорта в фракталах. Ученые уже реализовывали фрактальные наноструктуры из молекул, фоторефрактивных кристаллов, а также отдельных атомов (в последнем случае даже доказали, что электроны в фрактальной структуре ведут себя так, будто действительно находятся в пространстве с нечетной размерностью), однако ни одна из этих реализаций не позволяет измерять свои динамические характеристики. Совершенно иная ситуация с фотонными решетками, производимыми из стекла с помощью фемтосекундного лазера, поскольку точность в них может быть сопряжена с трехмерной, более удобной для измерений структурой.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Ванесса Кирби. Фрагменты женщины Ванесса Кирби. Фрагменты женщины

Не было в ее жизни за все тридцать три года роли страшнее и трагичнее

Караван историй
«Синдром главного героя» захватил поколение Z? «Синдром главного героя» захватил поколение Z?

Мы загружены в матрицу, только т-с-с!

Playboy
Краткая история времени Краткая история времени

От Большого взрыва до черных дыр

kiozk originals
Одна вокруг света: горные дороги, озерная гладь и пестрый город Одна вокруг света: горные дороги, озерная гладь и пестрый город

127-я серия о кругосветном путешествии москвички Ирины Сидоренко: Гватемала

Forbes
5 главных законов личностного роста 5 главных законов личностного роста

Уделив внимание личностному росту, можно укрепить свое психологическое состояние

Psychologies
Зависть черная и белая: чем они различаются Зависть черная и белая: чем они различаются

Зависть: может ли чувство разделяться на негативное и позитивное?

Psychologies
Кузница счастья: зачем в Петербурге создают аналог британских кафе с бездомными поварами и официантами Кузница счастья: зачем в Петербурге создают аналог британских кафе с бездомными поварами и официантами

С какими сложностями может столкнуться социальный бизнес с бездомными поворами?

Forbes
Код коррекции ошибок поможет масштабировать квантовые вычислители Код коррекции ошибок поможет масштабировать квантовые вычислители

Как можно уменьшить число кубитов для коррекции ошибок в квантовых вычислителях

N+1
Нурлан Сабуров — о Нурлан Сабуров — о

Главный казах в российском стендапе провел ликбез по юмору образца 2021 года

Esquire
Как соблазнить мужчину с помощью голоса Как соблазнить мужчину с помощью голоса

О женской энергетике и умении общаться рассуждает речевой тренер

Psychologies
Сила Оли Сила Оли

Как Оля Осокина создала платформу Aiby и привлекла многомиллионные инвестиции

Harper's Bazaar
Вселенная слышит тебя: сериалы о гадалках, медиумах и потустороннем мире Вселенная слышит тебя: сериалы о гадалках, медиумах и потустороннем мире

Чем загадочнее, тем лучше — вот девиз нашей подборки сериалов

Cosmopolitan
«Вы замечали, что они всегда беременны?» «Вы замечали, что они всегда беременны?»

Какими видели кошек Уорхол, Пригов, Пикассо и другие кошатники

Weekend
Хьюстон, у нас проблемы: что писали астронавты NASA в своих личных дневниках во время пребывания на Международной космической станции Хьюстон, у нас проблемы: что писали астронавты NASA в своих личных дневниках во время пребывания на Международной космической станции

Записи из личных дневников астронавтов NASA: про работу, спорт, отдых и другое

Esquire
Семейство мико Семейство мико

Мико — очаровательные родственники больших обезьян

Наука и жизнь
Киберпсихологи, авитологи и дизайнеры эмоций: профессии настоящего Киберпсихологи, авитологи и дизайнеры эмоций: профессии настоящего

Какие из необычных профессий наиболее актуальны для бизнеса прямо сейчас

Inc.
Правильно дышать, чтобы похудеть: восточные секреты стройности Правильно дышать, чтобы похудеть: восточные секреты стройности

Как сократить объемы потребляемой пищи за счет регуляции дыхания

Psychologies
Ялта, парус! Самые романтичные фильмы про каникулы Ялта, парус! Самые романтичные фильмы про каникулы

Романтически фильмы, которые зарядят тебя хорошим настроением

Cosmopolitan
Хроники сибирской Атлантиды: как часть суши на берегу Байкала ушла под воду Хроники сибирской Атлантиды: как часть суши на берегу Байкала ушла под воду

Российская «Атлантида» находится на территории республики Бурятия

Вокруг света
Как плавание укрепляет память и делает нас моложе Как плавание укрепляет память и делает нас моложе

Как плавание влияет на мозг?

Популярная механика
7 признаков сильных духом людей 7 признаков сильных духом людей

Сила духа — качество, которое каждый в состоянии выработать в себе

Psychologies
Как узнать психопата: советы женщины, которая вышла за такого человека замуж Как узнать психопата: советы женщины, которая вышла за такого человека замуж

Кого вы представляете, услышав слово «психопат»?

Cosmopolitan
Исчезнувшие: самые громкие пропажи миллионеров Исчезнувшие: самые громкие пропажи миллионеров

Почему и куда исчезают миллионеры — в нашей подборке

Forbes
Мне так неудобно... Мне так неудобно...

Что такое «неудобство» отношений

Лиза
Купальник с медведем и кроссовки Nike: что запрещали носить спортсменам Купальник с медведем и кроссовки Nike: что запрещали носить спортсменам

Какие запреты, связанные с экипировкой, вошли в историю мирового спорта

РБК
Кроссовки и шорты из пластикового мусора. Как спортивные бренды помогают сократить загрязнение планеты Кроссовки и шорты из пластикового мусора. Как спортивные бренды помогают сократить загрязнение планеты

Проблемы и лучшие экологичные решения в индустрии спортивной одежды

СНОБ
Выход через офшоры: опасно ли инвестировать в китайские IPO Выход через офшоры: опасно ли инвестировать в китайские IPO

С какими рисками столкнуться инвесторы в китайские компании?

Forbes
IT-компании запускают бизнесы в офлайне: зачем им это нужно IT-компании запускают бизнесы в офлайне: зачем им это нужно

IT-гиганты стали продавать продукты, снимать сериалы и предлагать каршеринг

Forbes
5 приемов манипуляции, способных мотивировать сотрудников и не только 5 приемов манипуляции, способных мотивировать сотрудников и не только

Топ-5 психологических приемов, которые могут пригодиться в работе

Популярная механика
«Революция — это самый обычный день». Отрывок из книги о военном фотокорреспонденте Герде Таро «Революция — это самый обычный день». Отрывок из книги о военном фотокорреспонденте Герде Таро

Отрывок из книги Хелены Янечек «Герда Таро: двойная экспозиция»

СНОБ
Открыть в приложении