Ученые создали новую форму световой материи в квазикристалле

Реализация 2D поляритонного квазикристалла на основе замощения Пенроуза. Автор: Science Advances (2025). DOI: 10.1126/sciadv.adz2484

Исследователи впервые создали перестраиваемый двумерный поляритонный квазикристалл. Команда из Сколковского института науки и технологий совместно с коллегами из Университета Исландии, Варшавского университета и Института спектроскопии РАН продемонстрировала, что это уникальное состояние материи обладает дальним порядком и новым типом фазовой синхронизации.

Прорыв, опубликованный в Science Advances, был достигнут с использованием экситон-поляритонов — гибридных квазичастиц, состоящих из света и материи. Расположив эти поляритоны в виде замощения Пенроуза (знаменитого непериодического узора с пятикратной симметрией), ученые наблюдали возникновение макроскопического когерентного состояния, где отдельные узлы синхронизировались нетривиальным образом.

Эксперимент: рисование светом

Для создания квазикристалла исследователи использовали сложную оптическую технику. Они формировали лазерный луч с помощью пространственного светового модулятора, чтобы спроецировать узор Пенроуза на полупроводниковый образец микрополости. При увеличении мощности лазера выше определенного порога в каждом узле замощения формировались конденсаты экситон-поляритонов.

Дальний порядок и нетривиальные фазы

Наиболее поразительным наблюдением стало спонтанное образование макроскопической когерентности по всей непериодической структуре, распространяющейся на расстояния в 100 раз больше размера отдельного конденсата. Возникновение дальнего порядка подтвердилось появлением резких десятикратно симметричных брэгговских пиков.

«Результаты буквально красивы, — сказал Сергей Аляткин, первый автор статьи и доцент Фотонного центра Сколтеха. — Мы обнаружили сложную интерференционную картину в плоскости образца микрополости, когда поляритоны из разных узлов мозаики Пенроуза баллистически распространяются и взаимодействуют».

Авторы считают, что реализованный оптический подход открывает путь к дальнейшей физической реализации непериодического монотайла, недавно открытого математиками.

Дополнительная информация: Sergey Alyatkin et al, Quantum fluids of light in 2D artificial reconfigurable aperiodic crystals with tailored coupling, Science Advances (2025). DOI: 10.1126/sciadv.adz2484