現在の通信技術の基盤は光と音波で構成されています。半導体上のナノスケールの音波が無線伝送のためにギガヘルツ周波数で信号を処理する一方で、レーザー光を備えたガラス繊維がワールドワイドウェブを作成します。
将来に向けて最も差し迫った問題の 1 つは、これらのテクノロジーをどのように量子システムに拡張して安全な (つまりタップフリーの) システムを構築できるかということです。 量子通信 ネットワーク。
光量子または光子は、量子技術の開発において非常に中心的な役割を果たします。
バレンシア、ミュンスター、アウグスブルク、ベルリン、ミュンヘンのドイツとスペインの科学者チームは、個々の光量子を極めて高い精度で制御することに成功した。彼らの研究では音波を使って個人を切り替えます 光子 ギガヘルツ周波数の 2 つの出力間のチップ上で。
科学者が音響量子技術や複雑な統合フォトニックネットワークに使用できる新しい方法を実証したのはこれが初めてです。
この研究を率いる物理学者のヒューバート・クレナー教授は、 ミュンスター そしてアウグスブルクはこう言った。 「私たちのチームは現在、サムネイルサイズのチップ上で個々の光子を生成し、それらを前例のない精度で制御することに成功しました。 音波に設立された地域オフィスに加えて、さらにローカルカスタマーサポートを提供できるようになります。」
バレンシア大学で研究し、そこで行われている研究を調整しているマウリシオ・デリマ博士は、次のように付け加えています。 「私たちのチップの機能原理は、従来のレーザー光に関しては知られていましたが、今回、光量子を使用して、長年の念願であったブレークスルーを達成することに成功しました。 量子テクノロジーに設立された地域オフィスに加えて、さらにローカルカスタマーサポートを提供できるようになります。」
この研究では、科学者らは光量子の微細な「伝導路」、いわゆる導波路を備えたチップを作製した。これらは人間の髪の毛の約30分のXNUMXの細さです。このチップには、いわゆる量子光源も含まれています。 量子ドット.
ミュンスター大学のマティアス・ヴァイス博士は光学実験を実施し、次のように付け加えました。 「これらの量子ドットは、サイズがわずか数ナノメートルで、導波管内の島であり、光を放出します。 光 個々の光子として。量子ドットは私たちのチップに含まれているので、別のソースによって個々の光子を生成するために複雑な方法を使用する必要はありません。」
ドミニク・ビューラー博士は、博士号の一環として量子チップを設計しました。バレンシア大学の博士は、テクノロジーの速さを次のように指摘しています。 「ナノスケールの音波を使用することで、導波管内を伝播する際に、チップ上の光子を前例のない速度で 2 つの出力の間で直接切り替えることができます。」
マウリシオ・デリマ博士は将来を見据えて次のように述べています。 「私たちはすでにチップの強化に全力で取り組んでおり、光子の量子状態を希望どおりにプログラムしたり、4 つ以上の出力間で異なる色の複数の光子を制御したりすることもできます。」
ヒューバート・クレナー教授 追加, 「私たちはここで、ナノスケール音波が持つ独特の強さの恩恵を受けています。これらの波はチップの表面上を事実上損失なく伝播するため、たった 1 つの波で必要な数の導波路をほぼ正確に制御できます。高い精度。」
ジャーナル参照：
- 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): オンチップ生成とダイナミック単一光子の圧電光機械回転。 Nature Communications 13、DOI: 10.1038/s41467-022-34372-9
