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

Ленивые тренировки Ленивые тренировки

Минусы и плюсы EMS-тренировок

Здоровье
Неизвестные ранее генетические элементы назвали в честь цивилизации Борг Неизвестные ранее генетические элементы назвали в честь цивилизации Борг

Внехромосомные элементы нового типа ассимилировали гены архей

N+1
Физики поставили рекорд в измерении размера альфа-частицы Физики поставили рекорд в измерении размера альфа-частицы

Для этого они провели измерение частоты 2S-2S перехода в мюонном ионе гелия

N+1
Карина Оганджанян: Сегодня креатив может менять мир Карина Оганджанян: Сегодня креатив может менять мир

Карина Оганджанян — о российском почерке рекламы и о том, как креатив меняет мир

СНОБ
Самый ближний Восток Самый ближний Восток

О каджарском искусстве и о том, как Восток и Запад экзотизировали друг друга

Weekend
Самые красивые сестры российских звезд: Фриске, Лободы, Климовой, Бони и других Самые красивые сестры российских звезд: Фриске, Лободы, Климовой, Бони и других

Родственницы знаменитых красоток, с которыми они удивительно похожи

Cosmopolitan
Фокус на главном: как расставить приоритеты Фокус на главном: как расставить приоритеты

Как отличить главное от второстепенного и важное от срочного

Psychologies
Как общаться с нетактичными людьми: 5 действенных стратегий Как общаться с нетактичными людьми: 5 действенных стратегий

Как защититься и добиться своего в общении с непростыми людьми

Psychologies
Огненный интеллект Огненный интеллект

Как хакер из Черноголовки создал первый в мире файрвол на основе ИИ

Forbes
Магия расхламления: как уборка помогла мне переехать в Майами Магия расхламления: как уборка помогла мне переехать в Майами

Иногда наведение порядка в доме может стать толчком к огромным переменам

Cosmopolitan
Квантовый вычислитель уместили в две серверные стойки Квантовый вычислитель уместили в две серверные стойки

Ученые уменьшили размеры квантового вычислителя

N+1
Костры и пытки: как инквизиция вынесла смертный приговор всем жителям Нидерландов Костры и пытки: как инквизиция вынесла смертный приговор всем жителям Нидерландов

Инквизиция распространилась по всей Европе и забрала множество жизней

Вокруг света
Личная жизнь участников Comedy Woman: Хрусталева, Гудкова, Бороденко и других Личная жизнь участников Comedy Woman: Хрусталева, Гудкова, Бороденко и других

Участники Comedy Woman нашли любовь за рамками проекта

Cosmopolitan
Человек на обочине, или Дело о русской чести. Майя Кучерская: «Лесков: Прозеванный гений» Человек на обочине, или Дело о русской чести. Майя Кучерская: «Лесков: Прозеванный гений»

Отрывок из биографии Николая Лескова, вышедшей в серии «ЖЗЛ»

СНОБ
Биологи выделили древнюю ДНК насекомых из мусорных куч лесных хомяков Биологи выделили древнюю ДНК насекомых из мусорных куч лесных хомяков

Ученые смогли секвенировать генетический материал и определить вид насекомых

N+1
«Спитфайр» против «Мессера»: 9 героических фактов «Битвы за Британию» «Спитфайр» против «Мессера»: 9 героических фактов «Битвы за Британию»

В самолетики у англичан получалось лучше, чем в футбол…

Maxim
Убийственно красивы: 10 самых странных бьюти-трендов в истории Убийственно красивы: 10 самых странных бьюти-трендов в истории

Красота требует жертв. Человеческих. Увы, часто это не шутка

Вокруг света
«Помощь в зачатии — это необязательно сразу ЭКО»: СЕО медиа о фертильности — про мифы о бесплодии и будущее фемтеха «Помощь в зачатии — это необязательно сразу ЭКО»: СЕО медиа о фертильности — про мифы о бесплодии и будущее фемтеха

Интервью с основательницей «Реи» — новом медиа о сексуальном здоровье и зачатии

Forbes
Это нужно увидеть: фильмы — лауреаты Каннского фестиваля Это нужно увидеть: фильмы — лауреаты Каннского фестиваля

Вспоминаем лауреатов Канн последнего десятилетия

Cosmopolitan
Цветок забвения Цветок забвения

Иван-чай узколистный — многолетнее травянистое растение из семейства Кипрейные

Наука и жизнь
В режиме реставрации В режиме реставрации

Любое произведение искусства рано или поздно нуждается в восстановлении

Robb Report
Российские археологи нашли в Фанагории древний клад из 80 монет Российские археологи нашли в Фанагории древний клад из 80 монет

Артефакты относятся к VI веку нашей эры

N+1
Топ-5 самых интересных псевдонаук Топ-5 самых интересных псевдонаук

Если традиционное знание надоело, всегда есть альтернативы!

Maxim
Блогер Блогер

Секреты блогеров: как попасть в тренды и сколько можно заработать?

Лиза
10 правил, как не набрать лишнего в супермаркете 10 правил, как не набрать лишнего в супермаркете

Узнай, как не стать жертвой маркетологов и сэкономить деньги в магазине

Maxim
Правила нетворкинга на деловых мероприятиях: как события формируют сообщество единомышленников Правила нетворкинга на деловых мероприятиях: как события формируют сообщество единомышленников

Аспекты нетворкинга в рамках крупных мероприятий

Forbes
На кончиках пальцев: как выразить чувства через прикосновение На кончиках пальцев: как выразить чувства через прикосновение

Как помочь себе и другому восполнить дефицит прикосновений?

Psychologies
Почему мы редко переезжаем. О проблемах сделок по обмену жилья и способах их решения Почему мы редко переезжаем. О проблемах сделок по обмену жилья и способах их решения

Эксперт: как можно упростить жизнь переезжающих и сэкономить время на сделке

СНОБ
Восхождение на Эльбрус. Как готовиться и чего ждать от самой высокой горы Европы Восхождение на Эльбрус. Как готовиться и чего ждать от самой высокой горы Европы

Восхождение на северный склон Эльбруса

СНОБ
Не только окрошка. Вишисуаз, довга и еще 10 рецептов охлаждающих летних супов Не только окрошка. Вишисуаз, довга и еще 10 рецептов охлаждающих летних супов

Небанальные рецепты летних супов

Cosmopolitan
Открыть в приложении