Un groupe de physiciens d’Allemagne et d’Espagne a rapporté la découverte d’une méthode de contrôle de haute précision de la lumière avec
Les scientifiques ont créé une puce équipée de minusculesguides d'ondes - « chemins conducteurs » pour les quanta de lumière, guides d'ondes. Ils sont environ 30 fois plus fins qu’un cheveu humain. La source de lumière était constituée de points quantiques intégrés à la puce.
Ces points quantiques sont des îlesde quelques nanomètres à l'intérieur de guides d'ondes qui émettent de la lumière sous forme de photons individuels. Les points quantiques sont intégrés à notre puce, et nous n'avons pas besoin de générer d'abord des photons individuels avec une autre source et de les coupler à des guides d'ondes.
Hubert Krenner, professeur de physique expérimentale à l'Université Wilhelm de Westphalie et co-auteur de l'étude
Lorsque l'appareil fonctionne, le laser focaliséLe faisceau utilise un point quantique pour générer des photons uniques dans un guide d’ondes photonique fabriqué sur un film monocristallin d’arséniure de gallium (GaAs) et d’arséniure d’aluminium et de gallium (Al0,2Ga0,8As). Deux électrodes en peigne génèrent des ondes nanosoniques, provoquant une distorsion du réseau cristallin du guide d'ondes. Le transducteur gauche produit une onde sonore qui ajuste la couleur des photons émis à des fréquences gigahertz. Le transducteur acoustique droit génère une autre onde nanosonore, qui sépare les photons par couleur.
Schéma du dispositif (a), génération de photons uniques(b), piloter des photons uniques (c) et mesurer l'état de rotation de la superposition en collectant et en détectant les signaux de sortie (d). Image : Dominik D. Bühler et al., Nature Communications
Les chercheurs notent que dans une série d'expériencesils ont pu générer des photons individuels sur une puce de la taille d'une vignette, puis utiliser des ondes sonores pour les contrôler avec une précision jamais possible auparavant. Des mécanismes similaires ont déjà été utilisés pour le "rayonnement laser classique", mais pour la première fois, ils ont été utilisés pour contrôler les quanta de lumière individuels, ajoutent les scientifiques.
Illustration artistique d'une puce.Un faisceau laser focalisé (gauche, bleu) utilise un point quantique pour générer des photons uniques dans un guide d'ondes photonique (rouge) fabriqué à partir d'un film monocristallin d'arséniure de gallium (GaAs) et d'arséniure de gallium aluminium (Al0.2Ga0.8As). Deux électrodes en peigne génèrent des ondes nanosoniques qui déforment le réseau cristallin des guides d'ondes. Le transducteur de gauche produit une onde sonore qui ajuste la couleur des photons émis à des fréquences gigahertz. Les deux guides d'ondes sont reliés en deux points par des coupleurs interférentiels multimodes (MMI). Le transducteur sonique droit génère une autre onde nanosonique qui sépare les photons par couleur. Image : Dominik D. Bühler, Westfälische Wilhelms-Universität Münster
Les ondes lumineuses et sonores sontbase technologique de la communication moderne. Les fibres optiques basées sur le rayonnement laser assurent le fonctionnement des réseaux mondiaux. Et les puces à ondes nanosoniques sont utilisées pour transférer sans fil des données à des fréquences gigahertz entre smartphones, tablettes ou ordinateurs portables.
Les scientifiques pensent que les résultats des travaux révèlentla voie vers les technologies quantiques hybrides, car elles combinent trois systèmes différents : les sources lumineuses quantiques sous forme de points quantiques, quanta de lumière générés, et les phonons, particules quantiques d'une onde sonore. Les physiciens continuent de travailler sur l'expansion des capacités de la puce. Par exemple, il pourra trier plusieurs photons de couleurs différentes entre quatre sorties ou plus.
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