Praeguse sidetehnoloogia vundament koosneb valgus- ja helilainetest. Kui pooljuhtide nanomõõtmelised helilained töötlevad signaale gigahertsi sagedustel juhtmevabaks edastamiseks, siis laservalgusega klaaskiud loovad ülemaailmse veebi.
Üks pakilisemaid küsimusi tuleviku jaoks on see, kuidas saaks neid tehnoloogiaid laiendada kvantsüsteemidele, et luua turvaline (st ilma kraanita) kvantkommunikatsioon võrkudes.
Valguskvandid ehk footonid mängivad kvanttehnoloogiate arendamisel väga keskset rolli.
Saksa ja Hispaania teadlaste meeskond Valenciast, Münsterist, Augsburgist, Berliinist ja Münchenist on üksikuid valguskvante edukalt kontrollinud ülimalt suure täpsusega. Nende uuring kasutab üksikisiku vahetamiseks helilainet footonid kiibil kahe gigahertsi sagedusega väljundi vahel.
See on esimene kord, kui teadlased on demonstreerinud uut meetodit, mida saab kasutada akustiliste kvanttehnoloogiate või komplekssete integreeritud fotooniliste võrkude jaoks.
Füüsik prof Hubert Krenner, kes juhib uuringut aastal Münster ja Augsburg, ütlesid: "Meie meeskonnal on nüüd õnnestunud pisipildi suurusel kiibil genereerida üksikuid footoneid ja seejärel juhtida neid enneolematu täpsusega, mis on täpselt kellaajatud helilained. "
Valencia ülikoolis teadustööd tegev ja seal tehtavat tööd koordineeriv dr Mauricio de Lima lisab, et „Meie kiibi funktsionaalne põhimõte oli meile teada tavapärase laservalguse osas, kuid nüüd on valguskvante kasutades õnnestunud saavutada kauaoodatud läbimurre suunas. kvanttehnoloogiad. "
Uuringu käigus valmistasid teadlased valguskvantide jaoks väikeste "juhtivate radadega" kiibi – niinimetatud lainejuhid. Need on ligikaudu 30 korda õhemad kui inimese juuksed. Kiip sisaldab ka kvantvalgusallikaid, nn kvantpunktid.
Dr Matthias Weiß Münsteri ülikoolist viis läbi optilised katsed ja lisas: "Need vaid mõne nanomeetri suurused kvantpunktid on saarekesed lainejuhtide sees, mis kiirgavad valgus üksikute footonitena. Kvantpunktid on meie kiibis kaasas, nii et me ei pea kasutama keerukaid meetodeid üksikute footonite genereerimiseks mõne muu allika abil.
Dr Dominik Bühler, kes kavandas kvantkiibid osana oma doktorikraadist. Valencia ülikoolis juhib tähelepanu sellele, kui kiire tehnoloogia on: "Kasutades nanomõõtmelisi helilaineid, saame kiibil olevaid footoneid lainejuhtides levimise ajal otse kahe väljundi vahel edasi-tagasi vahetada."
Dr Mauricio de Lima ütles tulevikku silmas pidades: "Me töötame juba põhjalikult oma kiibi täiustamise nimel, et saaksime footonite kvantolekut vastavalt soovile programmeerida või isegi juhtida mitut erinevat värvi footonit nelja või enama väljundi vahel."
Prof Hubert Krenner lisab, "Me saame siin kasu meie nanomõõtmeliste helilainete ainulaadsest tugevusest: kuna need lained levivad kiibi pinnal praktiliselt kadudeta, saame lihtsalt ühe lainega juhtida peaaegu nii palju lainejuhte, kui tahame – ja äärmiselt suureks. kõrge täpsus."
Ajakirja viited:
- Dominik D. Bühler, Matthias Weiß, Antonio Crespo-Poveda, Emeline DS Nysten, Jonathan J. Finley, Kai Müller, Paulo V. Santos, Mauricio M. de Lima Jr., HJ Krenner (2022): Kiibi genereerimine ja dünaamiline üksikute footonite pieso-optomehaaniline pöörlemine. Nature Communications 13, DOI: 10.1038/s41467-022-34372-9
