ドイツとスペインの物理学者のグループは、光を高精度に制御する方法の発見を報告しました。
科学者たちは、非常に小さな機能を備えたチップを作成しました。導波路 - 光量子の「伝導路」、導波路。人間の髪の毛の約30倍の細さです。光源はチップに組み込まれた量子ドットでした。
これらの量子ドットは島です個々の光子の形で光を放出する導波路内のサイズが数ナノメートルです。量子ドットはチップに組み込まれており、最初に別のソースで個々の光子を生成して導波路に結合する必要はありません。
ウェストファーレン大学ヴィルヘルム大学の実験物理学教授であり、この研究の共著者である Hubert Krenner 氏は、次のように述べています。
デバイスが動作しているとき、集束されたレーザーはこのビームは量子ドットを使用して、ガリウムヒ素 (GaAs) およびアルミニウムガリウムヒ素 (Al0.2Ga0.8As) の単結晶膜上に作製されたフォトニック導波路内で単一光子を生成します。 2 つの櫛型電極がナノ音波を生成し、導波路の結晶格子に歪みを引き起こします。左側のトランスデューサーは、ギガヘルツ周波数で放出される光子の色を調整する音波を生成します。右側の音響トランスデューサーは別のナノ音波を生成し、光子を色ごとに分離します。
デバイスのスキーム (a)、単一光子の生成（b）単一光子を駆動し（c）、出力信号を収集・検出して重ね合わせの回転状態を測定する（d）。画像: Dominik D. Bühler et al., Nature Communications
研究者たちは、一連の実験で彼らは、サムネイルのサイズのチップ上で個々の光子を生成し、音波を使用して、これまで不可能だった精度でそれらを制御することができました。同様のメカニズムはすでに「古典的なレーザー放射」に使用されていますが、個々の光量子を制御するために使用されたのは初めてである、と科学者は付け加えています。
チップの芸術的なイラスト。集束レーザービーム (左、青) は、量子ドットを使用して、ガリウム砒素 (GaAs) とアルミニウムガリウム砒素 (Al0.2Ga0.8As) の単結晶膜から製造されたフォトニック導波路 (赤) で単一光子を生成します。 2 つのくし形電極は、導波管の結晶格子を歪めるナノソニック波を生成します。左のトランスデューサーは、ギガヘルツの周波数で放出された光子の色を調整する音波を生成します。 2 つの導波路は、マルチモード干渉カプラー (MMI) によって 2 点で接続されます。右側の音波変換器は、光子を色で分離する別のナノ音波を生成します。画像: Dominik D. Bühler, Westfälische Wilhelms-Universität Münster
光と音波は、現代のコミュニケーションの技術的基盤。レーザー放射に基づく光ファイバーは、グローバル ネットワークの機能を保証します。また、ナノソニック ウェーブ チップは、スマートフォン、タブレット、またはラップトップ間でギガヘルツの周波数でデータをワイヤレスで転送するために使用されます。
科学者たちは、研究の結果が明らかにすると信じています量子ドットの形の量子光源、生成された光量子、フォノン、音波の量子粒子の3つの異なるシステムを組み合わせたハイブリッド量子技術への道。物理学者は、チップの機能を拡張する作業を続けています。たとえば、4 つ以上の出力間で異なる色の複数のフォトンを並べ替えることができます。
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