Μια ομάδα φυσικών από τη Γερμανία και την Ισπανία ανέφερε την ανακάλυψη μιας μεθόδου για τον εξαιρετικά ακριβή έλεγχο του φωτός με
Οι επιστήμονες δημιούργησαν ένα τσιπ εξοπλισμένο με μικροσκοπικόκυματοδηγοί - «αγώγιμα μονοπάτια» για κβάντα φωτός, κυματοδηγοί. Είναι περίπου 30 φορές πιο λεπτά από μια ανθρώπινη τρίχα. Η πηγή φωτός ήταν κβαντικές κουκκίδες ενσωματωμένες στο τσιπ.
Αυτές οι κβαντικές κουκκίδες είναι νησιάσε μέγεθος μερικά νανόμετρα μέσα σε κυματοδηγούς που εκπέμπουν φως με τη μορφή μεμονωμένων φωτονίων. Οι κβαντικές κουκκίδες είναι ενσωματωμένες στο τσιπ μας και δεν χρειάζεται να δημιουργήσουμε πρώτα μεμονωμένα φωτόνια με άλλη πηγή και να τα συνδέσουμε με κυματοδηγούς.
Hubert Krenner, καθηγητής πειραματικής φυσικής στο Πανεπιστήμιο Wilhelm της Βεστφαλίας και συν-συγγραφέας της μελέτης
Όταν η συσκευή λειτουργεί, το εστιασμένο λέιζερΗ δέσμη χρησιμοποιεί μια κβαντική κουκκίδα για να δημιουργήσει μεμονωμένα φωτόνια σε έναν φωτονικό κυματοδηγό που κατασκευάζεται σε ένα μονοκρυσταλλικό φιλμ από αρσενίδιο του γαλλίου (GaAs) και αρσενίδιο του γαλλίου αργιλίου (Al0.2Ga0.8As). Δύο ηλεκτρόδια χτένας δημιουργούν νανοηχητικά κύματα, προκαλώντας παραμόρφωση του κρυσταλλικού πλέγματος του κυματοδηγού. Ο αριστερός μορφοτροπέας παράγει ένα ηχητικό κύμα που προσαρμόζει το χρώμα των εκπεμπόμενων φωτονίων σε συχνότητες gigahertz. Ο σωστός ακουστικός μετατροπέας παράγει ένα άλλο νανοηχητικό κύμα, το οποίο διαχωρίζει τα φωτόνια ανά χρώμα.
Σχέδιο της συσκευής (α), δημιουργία μεμονωμένων φωτονίων(β), οδήγηση μεμονωμένων φωτονίων (γ) και μέτρηση της περιστρεφόμενης κατάστασης της υπέρθεσης με συλλογή και ανίχνευση σημάτων εξόδου (δ). Εικόνα: Dominik D. Bühler et al., Nature Communications
Οι ερευνητές σημειώνουν ότι σε μια σειρά πειραμάτωνμπόρεσαν να δημιουργήσουν μεμονωμένα φωτόνια σε ένα τσιπ στο μέγεθος μιας μικρογραφίας και στη συνέχεια να χρησιμοποιήσουν ηχητικά κύματα για να τα ελέγξουν με ακρίβεια που δεν ήταν ποτέ πριν. Παρόμοιοι μηχανισμοί έχουν ήδη χρησιμοποιηθεί για την «κλασική ακτινοβολία λέιζερ», αλλά για πρώτη φορά χρησιμοποιήθηκαν για τον έλεγχο μεμονωμένων κβάντων φωτός, προσθέτουν οι επιστήμονες.
Καλλιτεχνική απεικόνιση ενός τσιπ.Μια εστιασμένη δέσμη λέιζερ (αριστερά, μπλε) χρησιμοποιεί μια κβαντική κουκκίδα για να δημιουργήσει μεμονωμένα φωτόνια σε έναν φωτονικό κυματοδηγό (κόκκινο) που κατασκευάζεται από ένα μονοκρυσταλλικό φιλμ αρσενιούχου γαλλίου (GaAs) και αρσενιούχου γαλλίου αλουμινίου (Al0.2Ga0.8As). Δύο ηλεκτρόδια χτένας δημιουργούν νανοηχητικά κύματα που παραμορφώνουν το κρυσταλλικό πλέγμα των κυματοδηγών. Ο αριστερός μορφοτροπέας παράγει ένα ηχητικό κύμα που προσαρμόζει το χρώμα των εκπεμπόμενων φωτονίων σε συχνότητες gigahertz. Οι δύο κυματοδηγοί συνδέονται σε δύο σημεία με συζεύκτες παρεμβολής πολλαπλών τρόπων (MMI). Ο σωστός ηχητικός μορφοτροπέας δημιουργεί ένα άλλο νανοηχητικό κύμα που διαχωρίζει τα φωτόνια ανά χρώμα. Εικόνα: Dominik D. Bühler, Westfälische Wilhelms-Universität Münster
Κύματα φωτός και ήχου είναιτεχνολογική βάση της σύγχρονης επικοινωνίας. Οι οπτικές ίνες που βασίζονται στην ακτινοβολία λέιζερ διασφαλίζουν τη λειτουργία των παγκόσμιων δικτύων. Και τα τσιπ νανοηχητικών κυμάτων χρησιμοποιούνται για ασύρματη μεταφορά δεδομένων σε συχνότητες gigahertz μεταξύ smartphone, tablet ή φορητών υπολογιστών.
Οι επιστήμονες πιστεύουν ότι τα αποτελέσματα της εργασίας αποκαλύπτουνη πορεία προς τις υβριδικές κβαντικές τεχνολογίες, καθώς συνδυάζουν τρία διαφορετικά συστήματα: κβαντικές πηγές φωτός με τη μορφή κβαντικών κουκκίδων, κβάντα φωτός που παράγονται και φωνόνια, κβαντικά σωματίδια ενός ηχητικού κύματος. Οι φυσικοί συνεχίζουν να εργάζονται για την επέκταση των δυνατοτήτων του τσιπ. Για παράδειγμα, θα μπορεί να ταξινομεί πολλαπλά φωτόνια διαφορετικών χρωμάτων μεταξύ τεσσάρων ή περισσότερων εξόδων.
Διαβάστε περισσότερα:
Μια μαγνητική καταιγίδα πρόκειται να χτυπήσει τη Γη
Δημιούργησε ένα σύστημα πλοήγησης που είναι πιο ακριβές από το GPS
Ένα αρχαίο φυλαχτό ξανάγραψε την ιστορία της πιο μυστηριώδους γλώσσας της Ευρώπης