Condensados de polaritones acoplados contrarrotativos en potenciales anulares definidos ópticamente

Los condensados de polaritones son estados cuánticos macroscópicos formados por quasipartículas de media materia, media luz, conectando así los fenómenos de la condensación de Bose-Einstein atómica, la superfluidez y el láser de fotones. Aquí informamos sobre la formación espontánea de tales condensados en paisajes de potencial programables generados por dos círculos concéntricos de luz. La geometría impuesta apoya la aparición de estados anulares que se extienden hasta 100 μm, pero que son completamente coherentes y exhiben una estructura espacial que se mantiene estable durante minutos. Estos estados exhiben una distribución de intensidad en forma de pétalo que surge debido a la interacción de dos superfluidos que se propagan en sentido opuesto en la guía de onda circular definida por el potencial óptico. En marcado contraste con los modos anulares en sistemas de láser convencionales, los patrones de onda estacionaria resultantes exhiben solo una superposición mínima con el propio láser de bombeo. Describimos teóricamente el sistema utilizando una ecuación de Ginzburg-Landau compleja, lo que indica por qué el condensado quiere rotar. Experimentalmente, demostramos la capacidad de controlar con precisión la estructura de los condensados de pétalos tanto modificando cuidadosamente la geometría de excitación como perturbando el sistema en escalas de tiempo ultrarrápidas para revelar dinámicas superfluidas inesperadas.