קבוצה של פיזיקאים מגרמניה וספרד דיווחה על גילוי של שיטה לשליטה מדויקת ביותר באור עם
מדענים יצרו שבב מצויד בזעירמוליכי גל - "נתיבים מוליכים" עבור קוונטות אור, מוליכי גל. הם דקים בערך פי 30 משערת אדם. מקור האור היה נקודות קוונטיות המובנות בשבב.
הנקודות הקוונטיות הללו הן אייםבגודל של כמה ננומטרים בתוך מובילי גל הפולטים אור בצורה של פוטונים בודדים. נקודות קוונטיות מובנות בשבב שלנו, ואנחנו לא צריכים ליצור תחילה פוטונים בודדים עם מקור אחר ולחבר אותם למובילי גל.
הוברט קרנר, פרופסור לפיזיקה ניסויית באוניברסיטת וילהלם ווסטפאליה ומחבר שותף של המחקר
כאשר המכשיר פועל, הלייזר הממוקדהקרן משתמשת בנקודה קוונטית כדי ליצור פוטונים בודדים במוליך גל פוטוני המיוצר על סרט חד גבישי של גליום ארסניד (GaAs) ואלומיניום גליום ארסניד (Al0.2Ga0.8As). שתי אלקטרודות מסרק יוצרות גלים ננו-קוליים, הגורמות לעיוות של סריג הגביש של מוליך הגל. המתמר השמאלי מייצר גל קול שמתאים את צבע הפוטונים הנפלטים בתדרי גיגה-הרץ. המתמר האקוסטי הימני יוצר גל ננו-סאונד נוסף, המפריד בין הפוטונים לפי צבע.
תכנית המכשיר (א), יצירת פוטונים בודדים(ב), הנעת פוטונים בודדים (ג), ומדידת המצב המסובב של הסופרפוזיציה על ידי איסוף וזיהוי אותות פלט (ד). תמונה: Dominik D. Bühler וחב', Nature Communications
החוקרים מציינים כי בסדרת ניסוייםהם הצליחו ליצור פוטונים בודדים על שבב בגודל של תמונה ממוזערת ולאחר מכן להשתמש בגלי קול כדי לשלוט בהם בדיוק שלא היה אפשרי קודם לכן. מנגנונים דומים כבר שימשו עבור "קרינת לייזר קלאסית", אבל בפעם הראשונה הם שימשו לשליטה בקוואנטות אור בודדות, מוסיפים המדענים.
איור אומנותי של שבב.קרן לייזר ממוקדת (שמאל, כחול) משתמשת בנקודה קוונטית כדי ליצור פוטונים בודדים במוליך גל פוטוני (אדום) המיוצר מסרט חד גבישי של גליום ארסניד (GaAs) ואלומיניום גליום ארסניד (Al0.2Ga0.8As). שתי אלקטרודות מסרק יוצרות גלים ננו-קוליים המעוותים את סריג הקריסטל של מובילי הגלים. המתמר השמאלי מייצר גל קול שמתאים את צבע הפוטונים הנפלטים בתדרי גיגה-הרץ. שני מוליכי הגל מחוברים בשתי נקודות על ידי מצמדי הפרעות רב-מצבים (MMI). המתמר הקולי הימני יוצר גל ננו-קולי נוסף המפריד בין פוטונים לפי צבע. תמונה: Dominik D. Bühler, Westfälische Wilhelms-Universität Münster
גלי אור וקול הםבסיס טכנולוגי של תקשורת מודרנית. סיבים אופטיים המבוססים על קרינת לייזר מבטיחים את תפקודן של רשתות גלובליות. ושבבי גל ננו-קוליים משמשים להעברת נתונים אלחוטית בתדרי גיגה-הרץ בין סמארטפונים, טאבלטים או מחשבים ניידים.
מדענים מאמינים שתוצאות העבודה חושפותהדרך לטכנולוגיות קוונטיות היברידיות, שכן הן משלבות שלוש מערכות שונות: מקורות אור קוונטיים בצורה של נקודות קוונטיות, קוונטות אור שנוצרו ופונונים, חלקיקים קוונטיים של גל קול. פיזיקאים ממשיכים לעבוד על הרחבת היכולות של השבב. לדוגמה, הוא יוכל למיין מספר פוטונים בצבעים שונים בין ארבעה פלטים או יותר.
קרא עוד:
סופה מגנטית עומדת לפגוע בכדור הארץ
יצרה מערכת ניווט מדויקת יותר מ-GPS
קמע עתיק שכתב את ההיסטוריה של השפה המסתורית ביותר באירופה