En grupp fysiker från Tyskland och Spanien rapporterade upptäckten av en metod för högprecisionskontroll av ljus med
Forskare har skapat ett chip utrustat med små vågledare - "ledande vägar" för ljuskvanta, vågledare.De är ungefär 30 gånger tunnare än ett hårstrå. Ljuskällan var kvantprickar inbäddade i chipet.
Dessa kvantprickar är öarnågra nanometer stora inuti vågledare som avger ljus i form av enskilda fotoner. Kvantpunkter är inbyggda i vårt chip, och vi behöver inte först generera individuella fotoner med en annan källa och koppla dem till vågledare.
Hubert Krenner, professor i experimentell fysik vid Wilhelm University of Westphalia och medförfattare till studien
När enheten är i drift använder en fokuserad laserstråle en kvantprick för att generera enstaka fotoner i en fotonisk vågledare gjord på en enkristallfilm av galliumarsenid (GaAs) och aluminium-galliumarsenid (Al0.2Ga0.8As).Två kamelektroder genererar nanoljudvågor som orsakar distorsion av vågledarnas kristallgitter.Den vänstra givaren producerar en ljudvåg som justerar färgenDen högra akustiska givaren genererar en annan nanoljudsvåg, som separerar fotonerna efter färg.
Schema för enheten (a), generering av enstaka fotoner(b), driver enstaka fotoner (c) och mäter det roterade tillståndet för superpositionen genom att samla in och detektera utsignaler (d). Bild: Dominik D. Bühler et al., Nature Communications
Forskarna noterar det i en serie experimentde kunde generera individuella fotoner på ett chip av storleken på en miniatyrbild och sedan använda ljudvågor för att kontrollera dem med precision som aldrig tidigare varit möjlig. Liknande mekanismer har redan använts för "klassisk laserstrålning", men för första gången användes de för att kontrollera individuella ljuskvanta, tillägger forskarna.
Konstnärlig illustration av ett chip.En fokuserad laserstråle (vänster, blå) använder en kvantpunkt för att generera enstaka fotoner i en fotonisk vågledare (röd) tillverkad av en enkristallfilm av galliumarsenid (GaAs) och aluminium galliumarsenid (Al0.2Ga0.8As). Två kamelektroder genererar nanoljudvågor som förvränger vågledarnas kristallgitter. Den vänstra givaren producerar en ljudvåg som justerar färgen på emitterade fotoner vid gigahertz-frekvenser. De två vågledarna är sammankopplade vid två punkter med multimodinterferenskopplare (MMI). Den högra ljudgivaren genererar ytterligare en nanoljudvåg som separerar fotoner efter färg. Bild: Dominik D. Bühler, Westfälische Wilhelms-Universität Münster
Ljus och ljudvågor ärteknisk grund för modern kommunikation. Optiska fibrer baserade på laserstrålning säkerställer att globala nätverk fungerar. Och nanosonic wave chips används för att trådlöst överföra data vid gigahertz-frekvenser mellan smartphones, surfplattor eller bärbara datorer.
Forskare tror att resultaten av arbetet avslöjarvägen till hybridkvantteknologier, eftersom de kombinerar tre olika system: kvantljuskällor i form av kvantpunkter, genererade ljuskvanter och fononer, kvantpartiklar i en ljudvåg. Fysiker fortsätter att arbeta med att utöka chipets kapacitet. Till exempel kommer den att kunna sortera flera fotoner av olika färger mellan fyra eller fler utgångar.
Läs mer:
En magnetisk storm är på väg att träffa jorden
Skapat ett navigationssystem som är mer exakt än GPS
En gammal amulett skrev om historien om Europas mest mystiska språk