أبلغت مجموعة من علماء الفيزياء من ألمانيا وإسبانيا عن اكتشاف طريقة للتحكم الدقيق للغاية في الضوء باستخدام
ابتكر العلماء شريحة مجهزة بأجهزة صغيرةأدلة الموجات - "مسارات موصلة" لكمات الضوء، أدلة الموجات. فهي أرق بحوالي 30 مرة من شعرة الإنسان. كان مصدر الضوء عبارة عن نقاط كمومية مدمجة في الشريحة.
هذه النقاط الكمومية هي جزريبلغ حجمها بضعة نانومترات داخل موجهات الموجات التي تبعث الضوء على شكل فوتونات فردية. تم دمج النقاط الكمومية في رقاقاتنا ، ولا يتعين علينا أولاً توليد فوتونات فردية بمصدر آخر وإقرانها بأدلة موجية.
Hubert Krenner ، أستاذ الفيزياء التجريبية بجامعة Wilhelm في ويستفاليا والمؤلف المشارك للدراسة
عند تشغيل الجهاز يتم تركيز الليزريستخدم الشعاع نقطة كمومية لتوليد فوتونات منفردة في دليل موجي فوتوني مُصنَّع على فيلم أحادي البلورة من زرنيخيد الغاليوم (GaAs) وزرنيخيد الغاليوم الألومنيوم (Al0.2Ga0.8As). يقوم قطبان مشطيان بتوليد موجات نانوية، مما يتسبب في تشويه الشبكة البلورية للدليل الموجي. ينتج محول الطاقة الأيسر موجة صوتية تضبط لون الفوتونات المنبعثة بترددات جيجاهيرتز. يقوم محول الطاقة الصوتي المناسب بتوليد موجة صوتية نانوية أخرى، والتي تفصل الفوتونات حسب اللون.
مخطط الجهاز (أ) ، توليد فوتونات مفردة(ب) ، قيادة فوتونات مفردة (ج) ، وقياس حالة الدوران للتراكب عن طريق جمع إشارات الخرج واكتشافها (د). الصورة: Dominik D. Bühler et al.، Nature Communications
لاحظ الباحثون ذلك في سلسلة من التجاربكانوا قادرين على توليد فوتونات فردية على شريحة بحجم مصغر ثم استخدام الموجات الصوتية للتحكم فيها بدقة لم تكن ممكنة من قبل. وقد تم بالفعل استخدام آليات مماثلة لـ "إشعاع الليزر الكلاسيكي" ، ولكن لأول مرة تم استخدامها للتحكم في الكميات الضوئية الفردية ، كما يضيف العلماء.
توضيح فني لشريحة.يستخدم شعاع الليزر المركّز (يسار ، أزرق) نقطة كمومية لتوليد فوتونات مفردة في دليل موجي فوتوني (أحمر) مصنوع من فيلم بلوري واحد من زرنيخيد الغاليوم (GaAs) وزرنيخيد الغاليوم الألومنيوم (Al0.2Ga0.8As). يولد قطبان مشطان موجات نانوية تشوه الشبكة البلورية للموجهات الموجية. ينتج محول الطاقة الأيسر موجة صوتية تضبط لون الفوتونات المنبعثة بترددات جيجاهيرتز. يتم توصيل دليلي الموجات عند نقطتين بواسطة قارنات تداخل متعددة الأوضاع (MMI). يولد محول الطاقة الصوتي الأيمن موجة نانوية أخرى تفصل الفوتونات حسب اللون. الصورة: Dominik D. Bühler، Westfälische Wilhelms-Universität Münster
موجات الضوء والصوتالأساس التكنولوجي للاتصالات الحديثة. تضمن الألياف الضوئية القائمة على إشعاع الليزر عمل الشبكات العالمية. وتستخدم رقائق الموجات النانوية لنقل البيانات لاسلكيًا بترددات جيجاهيرتز بين الهواتف الذكية أو الأجهزة اللوحية أو أجهزة الكمبيوتر المحمولة.
يعتقد العلماء أن نتائج العمل تكشفالطريق إلى تقنيات الكم الهجينة ، حيث تجمع بين ثلاثة أنظمة مختلفة: مصادر الضوء الكمومية على شكل نقاط كمومية ، والكميات الضوئية المتولدة ، والفونونات ، وهي جسيمات كمومية لموجة صوتية. يواصل الفيزيائيون العمل على توسيع قدرات الرقاقة. على سبيل المثال ، سيكون قادرًا على فرز فوتونات متعددة بألوان مختلفة بين أربعة نواتج أو أكثر.
قراءة المزيد:
عاصفة مغناطيسية على وشك أن تضرب الأرض
إنشاء نظام ملاحة أكثر دقة من نظام تحديد المواقع العالمي (GPS)
تميمة قديمة أعادت كتابة تاريخ أكثر اللغات غموضًا في أوروبا