Fondasi teknologi komunikasi saat ini terdiri dari gelombang cahaya dan suara. Sementara gelombang suara berskala nano pada semikonduktor memproses sinyal pada frekuensi gigahertz untuk transmisi nirkabel, serat kaca dengan sinar laser menciptakan World Wide Web.
Salah satu pertanyaan paling mendesak di masa depan adalah bagaimana teknologi ini dapat diperluas ke sistem kuantum untuk membangun sistem yang aman (yaitu, bebas tap) komunikasi kuantum jaringan.
Kuanta cahaya atau foton memainkan peran yang sangat sentral dalam pengembangan teknologi kuantum.
Sebuah tim ilmuwan Jerman dan Spanyol dari Valencia, Münster, Augsburg, Berlin, dan Munich telah berhasil mengendalikan kuanta cahaya individu hingga tingkat presisi yang sangat tinggi. Penelitian mereka menggunakan gelombang suara untuk berpindah individu foton pada sebuah chip antara dua output pada frekuensi gigahertz.
Ini adalah pertama kalinya para ilmuwan mendemonstrasikan metode baru yang dapat digunakan untuk teknologi kuantum akustik atau jaringan fotonik terintegrasi yang kompleks.
Fisikawan Prof. Hubert Krenner, yang memimpin penelitian di Münster dan Augsburg, berkata, “Tim kami kini telah berhasil menghasilkan foton individual pada sebuah chip seukuran thumbnail dan kemudian mengendalikannya dengan presisi yang belum pernah terjadi sebelumnya, dengan clock yang tepat melalui gelombang suara. "
Dr. Mauricio de Lima, yang melakukan penelitian di Universitas Valencia dan mengoordinasikan pekerjaan yang dilakukan di sana, menambahkan, “Prinsip fungsional chip kami telah kami ketahui seperti sinar laser konvensional, namun kini, dengan menggunakan kuanta cahaya, kami telah berhasil membuat terobosan yang telah lama diidam-idamkan menuju teknologi kuantum. "
Dalam studi tersebut, para ilmuwan membuat sebuah chip dengan 'jalur konduksi' kecil untuk kuanta cahaya – yang disebut pandu gelombang. Ini kira-kira 30 kali lebih tipis dari rambut manusia. Chip tersebut juga berisi sumber cahaya kuantum, yang disebut titik kuantum.
Matthias Weiß dari Universitas Münster melakukan eksperimen optik dan menambahkan: “Titik-titik kuantum ini, yang ukurannya hanya beberapa nanometer, adalah pulau-pulau di dalam pandu gelombang yang memancarkan radiasi cahaya sebagai foton individu. Titik-titik kuantum disertakan dalam chip kami, jadi kami tidak perlu menggunakan metode rumit untuk menghasilkan foton individual melalui sumber lain.”
Dominik Bühler, yang merancang chip kuantum sebagai bagian dari gelar Ph.D. di Universitas Valencia, menunjukkan betapa cepatnya teknologi: “Dengan menggunakan gelombang suara skala nano, kita dapat secara langsung mengalihkan foton pada chip antara dua output dengan kecepatan yang belum pernah terjadi sebelumnya selama propagasinya dalam pandu gelombang.”
Dr Mauricio de Lima, dengan pandangan ke masa depan, berkata, “Kami telah bekerja keras untuk menyempurnakan chip kami sehingga kami dapat memprogram keadaan kuantum foton sesuai keinginan atau bahkan mengontrol beberapa foton dengan warna berbeda antara empat keluaran atau lebih.”
Prof Hubert Krenner menambahkan, “Kami mendapat manfaat dari kekuatan unik yang dimiliki gelombang suara skala nano kami: karena gelombang ini merambat hampir tanpa kehilangan permukaan chip, kami dapat dengan rapi mengontrol pandu gelombang sebanyak yang kami inginkan hanya dengan satu gelombang – dan dengan kecepatan yang sangat tinggi. tingkat presisi yang tinggi.”
Referensi Jurnal:
- 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): Generasi on-chip dan dinamis rotasi piezo-optomekanis foton tunggal. Komunikasi Alam 13, DOI: 10.1038/s41467-022-34372-9
