اساس فناوری ارتباطات کنونی از امواج نور و صدا تشکیل شده است. در حالی که امواج صوتی در مقیاس نانو روی نیمه هادی ها سیگنال ها را در فرکانس های گیگاهرتز برای انتقال بی سیم پردازش می کنند، الیاف شیشه با نور لیزر شبکه جهانی وب را ایجاد می کنند.
یکی از مهم‌ترین پرسش‌ها برای آینده این است که چگونه می‌توان این فناوری‌ها را به سیستم‌های کوانتومی برای ایجاد امنیت (یعنی بدون ضربه) گسترش داد. ارتباطات کوانتومی شبکه های.
کوانتوم های نور یا فوتون ها نقش بسیار مهمی در توسعه فناوری های کوانتومی دارند.
تیمی از دانشمندان آلمانی و اسپانیایی از والنسیا، مونستر، آگسبورگ، برلین و مونیخ با موفقیت کوانتوم‌های نوری منفرد را با دقت بسیار بالایی کنترل کردند. مطالعه آنها از یک موج صوتی برای تغییر فردی استفاده می کند فوتون روی یک تراشه بین دو خروجی در فرکانس گیگاهرتز.
این اولین باری است که دانشمندان روش جدیدی را نشان می دهند که می تواند برای فناوری های کوانتومی آکوستیک یا شبکه های فوتونیک یکپارچه پیچیده استفاده شود.
فیزیکدان پروفسور هوبرت کرنر، که سرپرستی این مطالعه را در مونستر و آگسبورگ، گفت: تیم ما اکنون موفق به تولید فوتون‌های منفرد بر روی تراشه‌ای به اندازه یک تصویر کوچک شده و سپس آنها را با دقت بی‌سابقه‌ای کنترل کرده است. امواج صوتی"
دکتر مائوریسیو دی لیما، که در دانشگاه والنسیا تحقیق می کند و کارهای انجام شده در آنجا را هماهنگ می کند، اضافه می کند: "اصل عملکردی تراشه ما در مورد نور لیزر معمولی برای ما شناخته شده بود، اما اکنون با استفاده از کوانتوم های نوری، ما موفق شده ایم پیشرفتی را که مدت ها آرزوی آن را داشتیم به دست آوریم. فن آوری های کوانتومی"
در این مطالعه، دانشمندان یک تراشه با "مسیرهای رسانا" کوچک برای کوانتوم های نور - به اصطلاح موجبرها - ساختند. اینها تقریباً 30 برابر نازکتر از موهای انسان هستند. این تراشه همچنین حاوی منابع نور کوانتومی است که اصطلاحاً نامیده می شود نقاط کوانتومی.
دکتر ماتیاس ویس از دانشگاه مونستر آزمایش‌های نوری را انجام داد و افزود: این نقاط کوانتومی، فقط چند نانومتر، جزایری در داخل موجبرها هستند که ساطع می‌کنند. سبک به عنوان فوتون های منفرد نقاط کوانتومی در تراشه ما گنجانده شده‌اند، بنابراین ما مجبور نیستیم از روش‌های پیچیده برای تولید فوتون‌های جداگانه با استفاده از منبع دیگری استفاده کنیم.
دکتر دومینیک بولر، که تراشه های کوانتومی را به عنوان بخشی از دکترای خود طراحی کرد. در دانشگاه والنسیا، به سرعت این فناوری اشاره می کند: با استفاده از امواج صوتی در مقیاس نانو، می‌توانیم فوتون‌های روی تراشه را مستقیماً بین دو خروجی با سرعتی بی‌سابقه در طول انتشار در موجبرها تغییر دهیم.»
دکتر مائوریسیو دی لیما با نگاهی به آینده گفت: ما در حال حاضر به طور مسطح برای تقویت تراشه خود کار می کنیم تا بتوانیم حالت کوانتومی فوتون ها را همانطور که می خواهیم برنامه ریزی کنیم یا حتی چندین فوتون را با رنگ های مختلف بین چهار یا چند خروجی کنترل کنیم.
پروفسور هوبرت کرنر می افزاید:, ما در اینجا از قدرت منحصربه‌فردی که امواج صوتی نانومقیاس ما دارند بهره می‌بریم: از آنجایی که این امواج تقریباً بدون تلفات روی سطح تراشه منتشر می‌شوند، ما می‌توانیم تقریباً هر تعداد موجبر را که بخواهیم تنها با یک موج واحد کنترل کنیم - و به شدت درجه بالایی از دقت.”
مراجع مجله:
- 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): تولید روی تراشه و پویا چرخش پیزو-اپتومکانیکی فوتون های منفرد Nature Communications 13, DOI: 10.1038/s41467-022-34372-9
