Група фізиків з Німеччини та Іспанії повідомила про відкриття способу високоточного управління світлом
Вчені створили чіп, оснащений крихітнимихвилеводами - «провідними доріжками» для квантів світла, хвилеводами. Вони приблизно в 30 разів тонші за людське волосся. Як джерело світла виступав квантові точки, вбудовані в чіп.
Ці квантові точки є острівцями.розміром кілька нанометрів усередині хвилеводів, які випромінюють світло у вигляді окремих фотонів. Квантові точки вбудовані в наш чіп, і нам не потрібно спочатку генерувати окремі фотони за допомогою іншого джерела та зв'язувати їх із хвилеводами.
Хуберт Креннер, професор експериментальної фізики Вестфальського університету імені Вільгельма та співавтор дослідження
При роботі пристрою сфокусований лазернийпромінь використовує квантову точку для генерації одиночних фотонів у фотонному хвилеводі, виготовленому на монокристалічній плівці арсеніду галію (GaAs) та арсеніду алюмінію-галію (Al0,2Ga0,8As). Два гребінчасті електроди генерують нанозвукові хвилі, що викликають спотворення кристалічної решітки хвилеводів. Лівий перетворювач виробляє звукову хвилю, яка регулює колір фотонів на гігагерцових частотах. Правий акустичний перетворювач генерує ще одну нанозвукову хвилю, за допомогою якої фотони поділяються за кольором.
Схема пристрою (а), генерації одиночних фотонів(b), управління одиночними фотонами (c) та вимірювання поверненого стану суперпозиції шляхом збору та виявлення вихідних сигналів (d). Зображення: Dominik D. Bühler et al., Nature Communications
Дослідники зазначають, що у серії експериментівїм вдалося генерувати окремі фотони на чіпі розміром з ніготь великого пальця, а потім використати звукові хвилі для керування ними з недосяжною раніше точністю. Подібні механізми вже використовували для «класичного лазерного випромінювання», але вперше за їх допомогою керували окремими квантами світла, додають вчені.
Художня ілюстрація чіпа.Сфокусований лазерний промінь (ліворуч, синій) використовує квантову точку для генерації одиночних фотонів у фотонному хвилеводі (червоний), виготовленому на монокристалічній плівці арсеніду галію (GaAs) та арсеніду алюмінію-галію (Al0,2Ga0,8As). Два гребінчасті електроди генерують нанозвукові хвилі, що викликають спотворення кристалічної решітки хвилеводів. Лівий перетворювач виробляє звукову хвилю, яка регулює колір фотонів на гігагерцових частотах. Два хвилеводи з'єднані у двох точках багатомодовими інтерференційними відгалужувачами (MMI). Правий звуковий перетворювач генерує ще одну нанозвукову хвилю, за допомогою якої фотони поділяються за кольором. Зображення: Dominik D. Bühler, Westfälische Wilhelms-Universität Münster
Світлові та звукові хвилі складаютьтехнологічну основу сучасної комунікації Оптичні волокна з урахуванням лазерного випромінювання забезпечують функціонування глобальних мереж. А чіпи для нанозвукових хвиль використовуються для бездротової передачі даних на частотах гігагерцових між смартфонами, планшетами або ноутбуками.
Вчені вважають, що результати роботи відкриваютьшлях до гібридних квантових технологій, оскільки вони поєднують три різні системи: квантові джерела світла у вигляді квантових точок, генеровані кванти світла, і фонони, квантові частинки звукової хвилі. Фізики продовжують працювати над розширенням можливостей чіпа. Наприклад, за його допомогою можна буде сортувати кілька фотонів різних кольорів між чотирма чи більше виходами.
Читати далі:
Незабаром на Землю обрушиться магнітна буря
Створено навігаційну систему, яка точніше, ніж GPS
Стародавній амулет переписав історію найзагадковішої мови Європи