Un gruppo di fisici tedeschi e spagnoli hanno riferito della scoperta di un metodo per il controllo estremamente preciso della luce
Gli scienziati hanno creato un chip dotato di tinyguide d'onda - "percorsi conduttori" per quanti di luce, guide d'onda. Sono circa 30 volte più sottili di un capello umano. La sorgente luminosa era costituita da punti quantici integrati nel chip.
Questi punti quantici sono isoledimensioni di pochi nanometri all'interno di guide d'onda che emettono luce sotto forma di singoli fotoni. I punti quantici sono integrati nel nostro chip e non dobbiamo prima generare singoli fotoni con un'altra fonte e accoppiarli alle guide d'onda.
Hubert Krenner, professore di fisica sperimentale presso la Wilhelm University of Westphalia e coautore dello studio
Quando il dispositivo è in funzione, il laser focalizzatoIl raggio utilizza un punto quantico per generare singoli fotoni in una guida d'onda fotonica fabbricata su una pellicola monocristallina di arseniuro di gallio (GaAs) e arseniuro di gallio e alluminio (Al0.2Ga0.8As). Due elettrodi a pettine generano onde nanosoniche, causando la distorsione del reticolo cristallino della guida d'onda. Il trasduttore sinistro produce un'onda sonora che regola il colore dei fotoni emessi a frequenze gigahertz. Il trasduttore acustico destro genera un'altra onda nanosonora, che separa i fotoni per colore.
Schema del dispositivo (a), generazione di singoli fotoni(b), guidando singoli fotoni (c) e misurando lo stato ruotato della sovrapposizione raccogliendo e rilevando i segnali di uscita (d). Immagine: Dominik D. Bühler et al., Nature Communications
I ricercatori notano che in una serie di esperimentisono stati in grado di generare singoli fotoni su un chip delle dimensioni di una miniatura e quindi utilizzare le onde sonore per controllarli con una precisione mai vista prima. Meccanismi simili sono già stati utilizzati per la "radiazione laser classica", ma per la prima volta sono stati utilizzati per controllare i singoli quanti di luce, aggiungono gli scienziati.
Illustrazione artistica di un chip.Un raggio laser focalizzato (a sinistra, blu) utilizza un punto quantico per generare singoli fotoni in una guida d'onda fotonica (rossa) fabbricata da un film monocristallino di arseniuro di gallio (GaAs) e arseniuro di gallio e alluminio (Al0.2Ga0.8As). Due elettrodi a pettine generano onde nanosoniche che distorcono il reticolo cristallino delle guide d'onda. Il trasduttore sinistro produce un'onda sonora che regola il colore dei fotoni emessi a frequenze gigahertz. Le due guide d'onda sono collegate in due punti da accoppiatori di interferenza multimodale (MMI). Il trasduttore sonico destro genera un'altra onda nanosonica che separa i fotoni in base al colore. Immagine: Dominik D. Bühler, Westfälische Wilhelms-Universität Münster
Lo sono le onde luminose e sonorebase tecnologica della comunicazione moderna. Le fibre ottiche basate sulla radiazione laser assicurano il funzionamento delle reti globali. E i chip a onde nanosoniche vengono utilizzati per trasferire dati in modalità wireless a frequenze gigahertz tra smartphone, tablet o laptop.
Gli scienziati ritengono che i risultati del lavoro rivelinoil percorso verso le tecnologie quantistiche ibride perché combinano tre diversi sistemi: sorgenti di luce quantistica sotto forma di punti quantici, quanti di luce generati e fononi, particelle quantistiche di un’onda sonora. I fisici continuano a lavorare per espandere le capacità del chip. Ad esempio, potrebbe essere utilizzato per ordinare più fotoni di colori diversi tra quattro o più uscite.
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